タッチパネル及び表示装置
【課題】高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、複数の第１配線と、複数の第２配線と、複数のセンサ部と、制御部と、を含むタッチパネルが提供される。複数の第１配線は、第１方向に沿って並ぶ。複数の第２配線は、第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ。センサ部は、第１配線と第２配線との交差部に設けられる。センサ部は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、第１強磁性層と第２強磁性層との間に設けられ非磁性の中間層と、を含む。センサ部の一端は、第１配線と接続される。センサ部の他端は、第２配線と接続される。センサ部の第１強磁性層と第２強磁性層との間の電気抵抗は、センサ部に加わる応力に応じて高抵抗値と高抵抗値よりも低い低抵抗値との間で変化する。制御部は、センサ部における電気抵抗の変化を検出する。
【解決手段】実施形態によれば、複数の第１配線と、複数の第２配線と、複数のセンサ部と、制御部と、を含むタッチパネルが提供される。複数の第１配線は、第１方向に沿って並ぶ。複数の第２配線は、第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ。センサ部は、第１配線と第２配線との交差部に設けられる。センサ部は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、第１強磁性層と第２強磁性層との間に設けられ非磁性の中間層と、を含む。センサ部の一端は、第１配線と接続される。センサ部の他端は、第２配線と接続される。センサ部の第１強磁性層と第２強磁性層との間の電気抵抗は、センサ部に加わる応力に応じて高抵抗値と高抵抗値よりも低い低抵抗値との間で変化する。制御部は、センサ部における電気抵抗の変化を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、タッチパネル及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、人がタッチすることで入力するタッチパネルが実用化されている。例えば、液晶表示装置などにタッチ入力機能を設けることで、便利な入力・表示装置が実現できる。
【０００３】
例えば、入力面をタッチしたときの電気容量の変化を検出する方式のタッチパネルがある。この方式では、時定数の問題により反応速度が遅い。このため、所定の時間内に検出できるようにするとセンサの配置密度が低くなり、結果として解像度が十分に向上できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、複数の第１配線と、複数の第２配線と、複数のセンサ部と、制御部と、を含むタッチパネルが提供される。前記複数の第１配線は、第１方向に沿って並ぶ。前記複数の第１配線のそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。複数の第２配線は、前記第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ。前記複数の第２配線のそれぞれは、前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。前記複数のセンサ部のそれぞれは、前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とのそれぞれの交差部に設けられる。前記複数のセンサ部のそれぞれは、第１強磁性層と、第２強磁性層と、非磁性材料を含む中間層と、を含む。前記中間層を介して前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間に電流が通電可能である。前記複数のセンサ部のそれぞれの一端は、前記複数の第１配線のそれぞれと接続される。前記複数のセンサ部のそれぞれの他端は、前記複数の第２配線のそれぞれと接続される。前記制御部は、前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とに接続される。前記センサ部の前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間の電気抵抗は、前記センサ部に加わる応力に応じて高抵抗値と前記高抵抗値よりも低い低抵抗値との間で変化する。前記制御部は、前記センサ部における前記電気抵抗の変化を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るタッチパネルを示す模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を示す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの動作を示す模式的斜視部である。
【図４】第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を示す等価回路図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を示す模式的斜視図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルを示す模式図である。
【図７】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。
【図９】第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を示す模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式的平面図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置を示す模式的断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置のを示す模式的断面図である。
【図１７】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置のを示す模式的断面図である。
【図１８】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。
【図１９】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的平面図である。
【図２０】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図２１】第３の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図２２】第３の実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。
【図２３】第３の実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るタッチパネルの構成を例示する模式図である。
図１に表したように、本実施形態に係るタッチパネル３１０は、複数の第１配線１１０と、複数の第２配線１２０と、複数のセンサ部５０と、制御部１０１と、を含む。
【００１０】
複数の第１配線１１０は、第１方向に沿って並ぶ。複数の第１配線１１０のそれぞれは、第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。
【００１１】
複数の第２配線１２０は、第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ。複数の第２配線１２０のそれぞれは、第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。
【００１２】
ここで、説明の便宜上、第１方向と第２方向とを含む平面をＸ−Ｙ平面とする。Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
【００１３】
例えば、第１方向は、Ｙ軸方向である。第２方向は、Ｘ軸方向である。第３方向は、Ｘ軸方向である。第４方向は、Ｙ軸方向である。
【００１４】
図１に示した例では、複数の第１配線１１０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線１１０のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線１２０は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線１２０のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。
【００１５】
複数のセンサ部５０のそれぞれは、複数の第１配線１１０と複数の第２配線１２０とのそれぞれの交差部に設けられる。センサ部５０の１つは、検出のための検出要素５０ｅの１つとなる。ここで、交差部は、第１配線１１０と第２配線１２０とが交差する位置の周辺の領域を含む。
【００１６】
複数のセンサ部５０のそれぞれの一端５０ａは、複数の第１配線１１０のそれぞれと接続される。複数のセンサ部５０のそれぞれの他端５０ｂは、複数の第２配線１２０のそれぞれと接続される。
【００１７】
制御部１０１は、複数の第１配線１１０と複数の第２配線１２０とに接続される。
例えば、制御部１０１は、複数の第１配線１１０に接続された第１配線用回路１１０ｄと、複数の第２配線１２０に接続された第２配線用回路１２０ｄと、第１配線用回路１１０ｄと第２配線用回路１２０ｄとに接続された制御回路１０５と、を含む。
【００１８】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部の構成を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）に表したように、複数のセンサ部５０のそれぞれは、第１強磁性層１０と、第２強磁性層２０と、中間層３０と、を含む。中間層３０は、非磁性材料を含む。中間層３０を介して、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に電流が通電可能である。
【００１９】
この例では、中間層３０は、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に設けられる。センサ部５０の一端５０ａは、例えば、センサ部５０の第１強磁性層１０の側の端である。センサ部５０の他端５０ｂは、例えば、センサ部５０の第２強磁性層２０の側の端である。
【００２０】
センサ部５０の第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に電流が通電可能である。
【００２１】
例えば、図２（ｂ）に表したように、センサ部５０は、第１電極５１と第２電極５２をさらに含んでも良い。第１電極５１と第２電極５２との間に第１強磁性層１０が配置される。第１強磁性層１０と第２電極５２との間に中間層３０が配置される。中間層３０と第２電極５２との間に第２強磁性層２０が配置される。
【００２２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した例では、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０とは、Ｚ軸方向に沿って積層されている。ただし、実施形態はこれに限らない。
【００２３】
例えば、図２（ｃ）に表したように、第１強磁性層１０が中間層３０と積層され、第２強磁性層２０が中間層３０と積層され、第２強磁性層１０は、第１強磁性層１０と並置されても良い。このときも、中間層３０を介して、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に電流が通電可能である。このように、センサ部５０の構成は、種々の変形が可能である。以下では、第１強磁性層１０、中間層３０及び第２強磁性層２０が積層される場合について説明する。
【００２４】
本願明細書において、積層されている状態は、直接重ねられる状態に加え、間に別の要素が挿入された状態で重ねられる状態を含む。また、上に設けられている状態は、接して上に配置される状態に加え、間に別の要素が挿入されて上に配置される状態を含む。
【００２５】
センサ部５０の第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間の電気抵抗Ｒｓは、センサ部５０に加わる応力に応じて高抵抗値Ｒｈと低抵抗値Ｒｌとの間で変化する。低抵抗値Ｒｌは、高抵抗値Ｒｈよりも低い。
【００２６】
制御部１０１は、センサ部５０における電気抵抗Ｒｓの変化を検出する。これにより、制御部１０１は、センサ部５０に加わった応力を検出する。これにより、タッチパネル３１０への接触が検出される。そして、Ｘ−Ｙ平面内に複数のセンサ部５０が配置されていることから、Ｘ−Ｙ平面内での接触の位置、及び、接触の位置の時間変化が検出される。この場合、各センサ素子で、応力が印加されたか否かという０か１かのデジタル判断をする場合もあれば、抵抗に応じて応力の値がわかるので応力値の強弱まで含めてアナログ値判断するという場合もある。
【００２７】
タッチパネル３１０においては、センサ部５０における、例えばＭＲ効果に基づく電気抵抗Ｒｓの変化が利用される。センサ部５０のサイズが小さくでき、また、応答時間も短い。これにより、タッチパネル３１０によれば、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネルを提供できる。
【００２８】
説明を簡単にするために、第１強磁性層１０、中間層３０及び第２強磁性層２０を、適宜、センサ部積層体と言うことにする。
【００２９】
センサ部５０において、例えば、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０のいずれか一方は、磁化自由層である。第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０のいずれか他方は、例えば、磁化固定層である。ただし、後述するように、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の両方が磁化自由層でも良い。
【００３０】
以下では、センサ部５０の動作の例について、第１強磁性層１０が磁化固定層であり、第２強磁性層２０が磁化自由層である場合について説明する。センサ部５０においては、強磁性体が有する「逆磁歪効果」と、センサ部積層体で発現する「ＭＲ効果」と、が利用される。
【００３１】
「ＭＲ効果」においては、センサ部積層体にバイアス電流を流す。この状態で、センサ部積層体に外部磁界が印加されるとセンサの磁化の向きが変化し、センサ内の第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との相対的磁化角度の変化を電気抵抗変化として読み取ることで、センサ部積層体は磁界センサとして機能する。このようなＭＲ効果は、ＨＤＤヘッドで使用される。
【００３２】
本実施形態に係るタッチパネル３１０においては、ＭＲ効果に加えて逆磁歪効果を用いる。逆磁歪効果とは、外部歪が印加されたときに、磁性体の磁化方向が変化する現象である。例えば、センサ部５０に加わる応力に基づいて、センサ部積層体に引っ張り応力が加わる。第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向きと、第２強磁性層２０に加わる引っ張り応力の方向と、が異なるときに、センサ部積層対の磁化方向が逆磁歪効果により変化し、その磁化変化に応じてＭＲ効果が発現する。ＭＲ効果によって変化する電気抵抗の変化量は、「ＭＲ変化量」である。ＭＲ変化量を電気抵抗値で除した値を「ＭＲ変化率」という。
【００３３】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの動作を例示する模式的斜視部である。
これらの図は、センサ部５０の状態を例示している。これらの図は、センサ部積層体における磁化の方向と、引っ張り応力の方向と、の関係を例示している。
【００３４】
図３（ａ）は、引っ張り応力が印加されていない状態を示す。このとき、この例では、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の向きは、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向きと、同じである。
【００３５】
図３（ｂ）は、引っ張り応力が印加された状態を示している。この例では、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力が印加されている。例えば、センサ部積層体にＺ軸方向に沿って応力が印加され、これに基づいて例えばＸ軸方向に沿った引っ張り応力が印加される。すなわち、引っ張り応力は、第１強磁性層１０（磁化固定層）及び第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向き（この例では、Ｙ軸方向）に対して直交方向に印加される。このとき、引っ張り応力の方向と同じ方向になるように、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化が回転する。これを「逆磁歪効果」という。このとき、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化は固定されている。よって、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化が回転することで、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の向きと、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向きと、の相対角度が変化する。
【００３６】
この図には、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の方向が一例として図示されており、磁化の方向は、この図に示した方向でなくても良い。
【００３７】
逆磁歪効果においては、強磁性体の磁歪定数の符号によって磁化の容易軸が変化する。大きな逆磁歪効果を示す多くの材料は、磁歪定数が正の符号を持つ。磁歪定数が正の符号である場合には、上述のように引っ張り応力が加わる方向が磁化容易軸となる。このときには、上記のように、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化は、磁化容易軸の方向に回転する。
【００３８】
例えば、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁歪定数が正である場合には、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の方向は、引っ張り応力が加わる方向とは異なる方向に設定する。
【００３９】
一方、磁歪定数が負である場合には、引っ張り応力が加わる方向に垂直な方向が磁化容易軸となる。
図３（ｃ）は、磁歪定数が負である場合の状態を例示している。この場合には、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の方向は、引っ張り応力が加わる方向（この例ではＸ軸方向）に対して垂直な方向とは異なる方向に設定する。
この図には、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の方向が一例として図示されており、磁化の方向は、この図に示した方向でなくても良い。
【００４０】
第１強磁性層１０の磁化と第２強磁性層２０の磁化との間の角度に応じて、センサ部積層体の電気抵抗が、例えば、ＭＲ効果によって変化する。
【００４１】
磁歪定数（λｓ）は、外部磁界を印加して強磁性層をある方向に飽和磁化させたときの形状変化の大きさを示す。外部磁界がない状態で長さＬであるときに、外部磁界が印加されたときにΔＬだけ変化したとすると、磁歪定数λｓは、ΔＬ／Ｌで表される。この変化量は磁界の大きさによって変わるが、磁歪定数λｓは十分な磁界が印加され、磁化が飽和された状態のΔＬ／Ｌとしてあらわす。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を例示する等価回路図である。
図４に表したように、センサ部５０は可変抵抗として機能する。すなわち、センサ部５０に一端５０ａと他端５０ｂとの間の電気抵抗Ｒｓは、高抵抗値Ｒｈと低抵抗値Ｒｌとの間で変化する。センサ部５０に加わる応力に応じて、電気抵抗Ｒｓが変化する。
【００４３】
制御部１０１は、例えば、第１配線１１０を順次選択し、そのときのセンサ部５０の電気抵抗Ｒｓを、第２配線１２０を介して検出する。これにより、タッチ式の入力を高解像度で読み取ることができる。
【００４４】
このように、ある位置にあるセンサで、応力が印加されたか否かだけをデジタルに判断する場合もあれば、各センサにおいて応力の大きさに応じて抵抗の値が連続的に変化するので、応力の大きさをアナログに判断する場合もある。回路的に簡単なのは応力の有無だけを判断するデジタルな使い方だが、用途に応じて、各センサで応力の大きさまでアナログに判断する回路まで付加することもありうる。
【００４５】
なお、センサ部５０は、センサ部積層体と積層された整流素子（例えばダイオード）をさらに含んでも良い。これにより、例えば、目的とするセンサ部５０とは別のセンサ部５０を介して流れる電流の影響が抑制でき、より高い精度での検出が可能になる。
【００４６】
例えば、第１強磁性層１０が磁化固定層である場合、第１強磁性層１０には、例えば、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金及びＮｉＦｅ合金等を用いることができる。第１強磁性層１０の厚さは、例えば２ナノメートル（ｎｍ）以上６ｎｍ以下である。
【００４７】
中間層３０には、金属または絶縁体を用いることができる。金属としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇ等を用いることができる。金属の場合、中間層３０の厚さは、例えば１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。絶縁体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ等）、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３等）、チタン酸化物（ＴｉＯ等）、及び、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）を用いることができる。絶縁体の場合、中間層３０の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下である。
【００４８】
また、中間層３０として、上記のような絶縁体の層の一部に、その層を貫通する金属電流パスが多数設けられた、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）中間層を用いても良い。この金属電流パスの幅（層に対して平行な長さ）は例えば、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。より具体的には、１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。例えば、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３等）の一部に、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏなどを含む電流パス構造が形成された構成を中間層３０に用いることができる。このときの中間層３０の厚さは、例えば１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。
【００４９】
第２強磁性層２０が磁化自由層である場合、第２強磁性層２０には、例えば、ＦｅＣｏ合金、及び、ＮｉＦｅ合金等を用いることができる。この他、第２強磁性層２０には、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等を用いることができる。第２強磁性層２０の厚さは、例えば２ｎｍ以上である。
【００５０】
第２強磁性層２０は、２層構造を有することができる。この場合、第２強磁性層２０は、ＦｅＣｏ合金の層と、ＦｅＣｏ合金の層と積層された以下の層と、を含むことができる。ＦｅＣｏ合金の層と積層されるのは、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等から選択される材料の層である。
【００５１】
第１電極５１及び第２電極５２には、例えば、非磁性体であるＡｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｌ等を用いることができる。第１電極５１及び第２電極５２として、軟磁性体の材料を用いることで、センサ部積層体に影響を及ぼす外部からの磁気ノイズを低減することができる。軟磁性体の材料としては、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ合金）や珪素鋼（ＦｅＳｉ合金）を用いることができる。センサ部５０は、周囲との絶縁性を確保するために、アルミ酸化物（例えばＡｌ２Ｏ３）やシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）等の絶縁体で覆われる。
【００５２】
例えば、中間層３０が金属の場合は、ＧＭＲ（Giant Magnetoresistance）効果が発現する。中間層３０が絶縁体の場合は、ＴＭＲ（Tunneling Magnetoresistance）効果が発現する。例えば、センサ部５０においては、例えば、センサ部積層体の積層方向に沿って電流を流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ効果が用いられる。ＣＣＰ中間層の場合でも、現象としてはＣＰＰ−ＧＭＲ効果が用いられる。
【００５３】
このように、本実施形態においては、センサ部５０におけるＭＲ現象が用いられる。ＭＲ現象に加え、センサ部の磁化を変化させるために、逆磁歪現象を用いる。これら２つの現象の利用により、歪に対して極めて高感度な検出が可能になる。逆磁歪効果を用いる場合、例えば、外部から加えられる歪に対して、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の少なくともいずれかの強磁性層の磁化方向が変化させられる。外部から加えられる歪の有無によって、２つの強磁性層の磁化の相対的な角度が変わる。外部から加えられる歪によって電気抵抗Ｒｓが変わるため、センサ部５０は、歪センサとして機能する。
【００５４】
すなわち、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の少なくともいずれかの強磁性層の磁化方向は、応力に応じて変化する。少なくともいずれかの強磁性層（応力に応じて磁化方向が変化する強磁性層）の磁歪定数の絶対値は、例えば、１０−５以上に設定する。これにより、逆磁歪効果によって、外部から加えられる歪みに応じて磁化の方向が変化する。例えば、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の少なくともいずれかには、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉなどのような金属または、それらを含む合金などが用いられる。用いる元素や添加元素などによって、磁歪定数は大きく設定される。
【００５５】
例えば、中間層３０としてＭｇＯのような酸化物が用いられる。ＭｇＯ層上の磁性層は、一般的にプラスの磁歪定数を有する。例えば、中間層３０の上に第２強磁性層２０を形成する場合、第２強磁性層２０として、ＣｏＦｅＢ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの積層構成の磁化自由層を用いる。最上層のＮｉＦｅ層をＮｉリッチにすると、ＮｉＦｅ層の磁歪定数はマイナスでその絶対値が大きくなる。酸化物層上のプラスの磁歪が打ち消されることを抑制するために、最上層のＮｉＦｅ層のＮｉ組成は、一般的なＮｉＦｅ合金材料として知られるパーマロイの標準組成Ｎｉ８１Ｆｅ１９のＮｉの組成比（原子パーセント：ａｔｏｍｉｃ％）よりもＮｉリッチにしない。具体的には、最上層のＮｉＦｅ層におけるＮｉの比率は、８０ａｔｏｍｉｃ％未満とすることが好ましい。第２強磁性層２０を磁化自由層とする場合には、第２強磁性層２０の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。
【００５６】
第２強磁性層２０が磁化自由層である場合において、第１強磁性層１０は、磁化固定層でも磁化自由層でも良い。第１強磁性層１０が磁化固定層である場合、外部から歪が加えられても第１強磁性層１０の磁化の方向は実質的に変化しない。そして、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間での相対的な磁化の角度によって電気抵抗Ｒｓが変化する。電気抵抗Ｒｓの違いによって歪の有無が検出される。
【００５７】
第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の両方が磁化自由層である場合には、例えば、第１強磁性層１０の磁歪定数は、第２強磁性層２０の磁歪定数とは異なるように設定される。
【００５８】
第１強磁性層１０が磁化固定層である場合も磁化自由層である場合も、第１強磁性層１０の厚さは、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。
【００５９】
例えば、第１強磁性層１０が磁化固定層である場合、例えば、第１強磁性層１０には、反強磁性層／磁性層／Ｒｕ層／磁性層の積層構造を用いたシンセティックＡＦ構造などを用いることができる。反強磁性層には、例えばＩｒＭｎなどが用いられる。また、第１強磁性層１０が磁化固定層である場合に、反強磁性層を用いる代わりに、第１強磁性層１０に、ハード膜を用いる構成を適用しても良い。ハード膜には、例えば、ＣｏＰｔ及びＦｅＰｔなどが用いられる。
【００６０】
センサ部５０は、磁性層のスピンが用いられる。センサ部５０に必要な面積は、極めて小さいサイズで十分である。センサ部５０の面積は、例えば、５０ｎｍ×５０ｎｍ〜５０μｍ×５０μｍ以下程度で十分である。
【００６１】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を例示する模式的斜視図である。
図５（ａ）に示した例では、センサ部５０において、下地層４１、反強磁性層４２、第１強磁性層１０（磁化固定層）、中間層３０、第２強磁性層２０（磁化自由層）及び保護層４３が、この順で積層されている。この構成は、例えば、ボトム型スピンバルブ膜と呼ばれる。
【００６２】
下地層４１は、例えば、下地層４１の上に積層される膜の結晶配向性を高める。下地層４１には、例えば、アモルファスのＴａなどのバッファ効果を有する材料を用いることができる。アモルファスのＴａは、例えば、形成する基板との密着性が高い。下地層４１には、これらバッファ効果を有する材料に積層して、結晶質のシード効果を有する、Ｒｕ、ＮｉＦｅ及びＣｕ等を用いることができる。これらの材料の単層または積層膜を下地層４１として用いることで、下地層４１の上に形成される層の結晶配向性を向上させることができる。アモルファスＴａ膜と、結晶質の、Ｒｕ、ＮｉＦｅ及びＣｕ等の膜と、の積層構造を採用することで、ぬれ性と結晶配向性とを両立できる。下地層４１の厚さは、例えば０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【００６３】
保護層４３は、センサ部積層体を製造する際のダメージからセンサ部積層体を保護する。保護層４３には、例えば、Ｃｕ、Ｔａ及びＲｕ等の膜やそれらの積層膜を用いることができる。保護層４３の厚さは、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００６４】
図５（ｂ）に示した例では、下地層４１、反強磁性層４２、磁化固定層４４、反平行結合層４５、第１強磁性層１０（磁化固定層）、中間層３０、第２強磁性層２０（磁化自由層）及び保護層４３が、この順で積層されている。この構成は、例えば、ボトム型シンセティックバルブ膜と呼ばれる。この構成により、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の固定力を強めることができる。
【００６５】
磁化固定層４４の磁化は、反強磁性層４２からの交換結合によって、一方向に固定される。磁化固定層４４には、第１強磁性層１０（磁化固定層）に用いられる材料と同じ材料を用いることができる。
【００６６】
反平行結合層４５は、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化と、磁化固定層４４の磁化と、を反平行に結合させる。この構成により、反強磁性層４２からの交換結合エネルギーが一定でも、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の固定磁界を強めることができる。したがって、センサ部積層体に加わる磁気ノイズに対する影響を低減できる。反平行結合層４５には、例えばＲｕ及びＩｒ等を用いることができる。反平行結合層４５の厚さは、例えば０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下である。
【００６７】
図５（ｃ）に示した例では、下地層４１、第２強磁性層２０（磁化自由層）、中間層３０、第１強磁性層１０（磁化固定層）、反強磁性層４２及び保護層４３が、この順で積層されている。この構成は、例えば、トップ型スピンバルブ膜と呼ばれる。
【００６８】
図５（ｄ）に示した例では、下地層４１、第２強磁性層２０（磁化自由層）、中間層３０、第１強磁性層１０（磁化固定層）、反平行結合層４５、磁化固定層４４、反強磁性層４２及び保護層４３が、この順で積層される。この構成は、例えば、トップ型シンセティックスピンバルブ膜と呼ばれる。
【００６９】
トップ型スピンバルブ膜及びトップ型シンセティックスピンバルブ膜に含まれる層は、ボトム型スピンバルブ膜及びボトム型シンセティックスピンバルブ膜に含まれる層と同様であるので説明は省略する。
【００７０】
第２強磁性層２０の磁化を引っ張り応力と異なる方向に向けておく方法として、第１強磁性層１０の磁化との層間結合を用いる方法がある。中間層５０が金属の場合には３ｎｍ以下、絶縁体の場合は１．５ｎｍ以下で、第２強磁性層２０の磁化を第１強磁性層１０の磁化と平行に揃うように層間結合が働く。したがって、第１強磁性層１０の磁化を引っ張り応力と異なる方向に固定することによって、第２強磁性層２０の磁化を弱いエネルギーで同じ方向に向けることが出来る。
【００７１】
第２強磁性層２０（磁化自由層）をスパッタ装置で成膜する際に、磁界を印加することによっても第２強磁性層２０の磁化を一方向に向けておくことが出来る。成膜時の磁界の方向に磁化が向きやすくなるので、引っ張り応力と異なる方向に磁界を印加しながらスパッタ法で成膜することが好ましい。
【００７２】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの構成を例示する模式図である。
図６（ａ）は模式的平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部ＰＡの模式的断面図である。
【００７３】
図６（ａ）に表したように、第１配線１１０がＸ軸方向に沿って延在し、第２配線１２０がＹ軸方向に沿って延在する。第１配線１１０と第２配線１２０との交差点にセンサ部５０が設けられる。第１配線１１０及び第２配線１２０は、制御部１０１（ＩＣ）に接続される。
【００７４】
図６（ｂ）に表したように、基体５４ｂ（例えばガラス基板など）の上に、第１配線１１０が設けられる。第１配線１１０の上にセンサ部５０が設けられる。センサ部５０の上に第２配線１２０が設けられる。センサ部５０の周囲に、絶縁層５３が設けられる。絶縁層５３には、例えば、アルミ酸化物（例えばＡｌ２Ｏ３）やシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）等が用いられる。第２配線１２０の上及び絶縁層５３の上にカバー層５４ｂが設けられる。基体５４ｂ及びカバー層５４ｂには、例えば可視光に対して透過性の材料が用いられる。
【００７５】
このような構成により、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネルが提供できる。ただし、実施形態は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に例示した構成に限らず、種々の変形が可能である。
【００７６】
例えば、図６（ａ）においては、第１配線１１０と第２配線１２０とのうち、第１配線１１０ごとに第１配線１１０の電位が変更可能で、複数の第２配線１２０は共通電位に設定されるようにしてある。実施形態はこれに限らず、第２配線１２０に関しても、第２配線１２０ごとに電位を変えるように配線しても良い。
【００７７】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図７に表したように、本実施形態に係る表示装置３２０は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、を含む。
【００７８】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれは、複数の第１配線１１０と複数の第２配線１２０との交差部のそれぞれに設けられる。
【００７９】
複数の画素電極６５のそれぞれは、交差部のそれぞれに設けられる。複数の画素電極６５のそれぞれは、複数の第１トランジスタ６１の一端と直接または間接に接続される。第１トランジスタ６１の一端は、第１トランジスタ６１のソース及びドレインの一方である。第１トランジスタ６１の他端は、第１トランジスタ６１のソース及びドレインの他方である。以下では、第１トランジスタ６１の一端が、第１トランジスタ６１のドレインである場合として説明する。すなわち、画素電極６５は、第１トランジスタ６１のドレインと、直接または間接に接続される。
【００８０】
本願明細書において、「直接に接続される」は、間に他の導電性の部材（例えばビア電極や配線など）が挿入されないで電気的に接続される状態を含む。「間接に接続される」は、間に他の導電性の部材（例えばビア電極や配線など）が挿入されて電気的に接続される状態、及び、間にスイッチ（例えばトランジスタなど）が挿入されて、導通と非導通とが可変の状態で接続される状態を含む。
【００８１】
光学層７０は、第１トランジスタ６１を介して画素電極６５に供給された電荷に基づいて、光を放出する、及び、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する。
【００８２】
この例では、光学層７０は、液晶を含む。すなわち、光学層７０として、液晶層７１が用いられている。すなわち、表示装置３２０は、タッチパネル機能を有する液晶表示装置である。
【００８３】
画素電極６５の１つが、表示のための表示画素７０ｅの１つとなる。
【００８４】
この例では、複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲートは、複数の第１配線１１０のそれぞれに接続されている。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（この例ではソース）は、複数の第２配線１２０のそれぞれに接続されている。
【００８５】
すなわち、表示装置３２０においては、タッチパネル３１０のタッチ式の接触を検出するための第１配線１１０が、表示のための走査線として利用される。また、タッチパネル３１０のタッチ式の接触を検出するための第２配線１２０が、表示のための信号線として利用される。
【００８６】
制御部１０１は、第１配線１１０、第２配線１２０及び第１トランジスタ６１を介して、所望の電荷を画素電極６５に書き込む。光学層７０（液晶層７１）には、書き込まれた電荷に基づいて画素電極６５と対向電極６６との間に発生する電圧が印加される。この電圧に応じて、液晶層７１の光学特性（複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む）が変化する。これにより、表示が行われる。
【００８７】
図８は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図８は、表示装置３２０における表示動作ＤＯを例示している。
第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇが第１配線１１０に接続されており、第１トランジスタ６１の第１ドレイン６１Ｄが画素電極に接続され、第１トランジスタ６１の第１ソース６１Ｓが第２配線１２０に接続されている。第１ゲート６１Ｇ及び第１ソース６１Ｓと並列に、センサ部５０が接続されている。
【００８８】
表示動作ＤＯにおいては、複数の第１配線１１０のうちの１つがハイ状態ＨＬ（選択状態）に設定される。そして、第１トランジスタ６１がオン状態（導通状態）になる。第２配線１２０及び第１トランジスタ６１を介して電荷（電流Ｃ６１）が画素電極６５に供給される。液晶層７１（光学層７０）には、電荷に基づいた電圧（画素電極６５と対向電極６６との間の電圧）が印加される。電荷の量により液晶層７１に印加される電圧が変化し、光の強度の変調が行われる。複数の第１配線１１０を順次走査し、選択することで、画面全体の表示が行われる。
【００８９】
このような表示動作ＤＯにおいて、センサ部５０の抵抗が過度に低いと、第２配線１２０から供給される電荷は、センサ部５０を介して第１配線１１０に流れ（電流Ｃ５０）、画素電極６５に所望の電荷が供給されない。このため、所望の表示状態が得られない。このような現象を抑制するために、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓは過度に低くないように設定される。
【００９０】
すなわち、センサ部５０の変化する電気抵抗Ｒｓのうちの低抵抗値Ｒｌは、第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）との間が導通状態（オン状態）のときの第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）との間の電気抵抗ＲＴＦＴｏｎよりも高く設定される。また、低抵抗値Ｒｌは、第１トランジスタ６１が導通状態のときの第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇと第１ソース６１Ｓとの間の電気抵抗よりも高く設定される。これにより、所望の表示状態が得られる。
【００９１】
図９は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図９は、表示装置３２０における検出動作ＳＯを例示している。
検出動作ＳＯにおいては、複数の第１配線１１０のうちの１つがロウ状態ＬＬに設定されており、このときに、センサ部５０を介して第２配線１２０と第１配線１１０との間に流れる電流（電流Ｃ５０）が検出される。これにより、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓが検出される。複数の第１配線１１０を順次走査し、選択することで、入力面（画面）の全体における検出が行われる。
【００９２】
このような検出動作ＳＯにおいて、センサ部５０の抵抗が過度に高いと、第２配線１２０を流れる電流は、第１トランジスタ６１を介して画素電極６５に流れ（電流Ｃ６１）、画素電極６５の電位に影響を与え、表示状態が変化し、また、電力損出に繋がる。そして、センサ部５０に流れる電流が過度に少なくなると、センサ部５０の抵抗の検出が困難になる。このような現象を抑制するために、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓは過度に高くないように設定される。
【００９３】
すなわち、センサ部５０の変化する電気抵抗Ｒｓのうちの高抵抗値Ｒｈは、第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）との間が非導通状態のときの第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）と間の電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆよりも低く設定される。これにより、所望の表示状態が維持でき、また、所望の検出動作が実施できる。
【００９４】
例えば、第１トランジスタ６１の導通状態のときの電気抵抗ＲＴＦＴｏｎは、約１メガオーム（ＭΩ）である。従って、センサ部５０の低抵抗値Ｒｌは、１ＭΩよりも高いことが好ましい。また、電気抵抗ＲＴＦＴｏｎと低抵抗値Ｒｌとの間に１桁以上の差があることがさらに好ましい。このため、センサ部５０の低抵抗値Ｒｌは、１０ＭΩ以上であることがさらに好ましい。
【００９５】
例えば、第１トランジスタ６１の非導通状態のときの電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆは、約１テラオーム（ＴΩ）である。従って、センサ部５０の高抵抗値Ｒｈは、１ＴΩよりも低いことが好ましい。また、電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆと高抵抗値Ｒｈとの間に１桁以上の差があることがさらに好ましい。このため、センサ部５０の高抵抗値Ｒｈは、１００ＧΩ以下であることがさらに好ましい。
【００９６】
例えば、センサ部５０の中間層３０に絶縁材料を用いたＴＭＲ素子構成を用いることで、電気抵抗Ｒｓが上記のような範囲で変化する構成が容易に実現できる。中間層３０としてＭｇＯ膜を用いると、高いＭＲ変化率とこのような範囲の抵抗変化率と、を得ることができる。ＭｇＯ膜の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下が好ましい。
【００９７】
図８及び図９に関して説明した動作は、制御部１０１により実施される。すなわち、制御部１０１は、検出動作ＳＯにおいてセンサ部５０における電気抵抗Ｒｓの変化を検出することに加え、表示動作ＤＯにおいて第１配線１１０に供給する電気信号により第１トランジスタの導通と非導通を制御しつつ第２配線１２０に供給する電気信号により画素電極に電荷を供給する。これにより、検出動作ＳＯと表示動作ＤＯとが効率的に実施できる。
【００９８】
本実施形態においては、センサ部５０は、スピンを用いた抵抗変化型の歪センサとして機能する。本実施形態に係るセンサ部５０によれば、１０００程度以上の歪感度αを容易に実現することができる。歪感度αは、α＝（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）／εで表される。Ｒｍｉｎは、センサにおける低い値の抵抗であり、ΔＲは、外部歪が印加されたことによる抵抗の変化量である。εは歪であり、ε＝ΔＬ／Ｌである。ここで、外部圧力が印加されていないときの長さをＬとしたときに、外部圧力が印加されたことによる長さの変形量をΔＬとする。つまり、εは、変形量の比である。歪感度αは、単位歪あたりの抵抗変化量比ということをあらわす。ＭＥＭＳセンサなどで用いられているＳｉピエゾ抵抗型の場合には、歪感度αは、単結晶で１３０程度、多結晶では４０以下である。これに対して、本実施形態においては、ＭＲ現象と逆磁歪現象と用いため、１０００程度の値の歪感度αを得ることは比較的容易である。さらに、物性上限値はないので、本実施形態に係るセンサ部５０において、１００００以上の歪感度αが得られる可能性もある。
【００９９】
例えば、Ｓｉを用いたピエゾ抵抗型センサにおいては、歪感度αは１３０程度である。これに対して、本実施形態に係るセンサ部５０においては、非常に高い歪感度が得られる。そして、本実施形態に係るセンサ部５０においては、数十ｎｍ幅の大きさで、センサとしての機能を十分な発揮することが可能である。つまり、第１トランジスタ６１と比べるとはるかに小さいセンサ部５０が実現できる。このため、表示装置３２０において、センサ部５０を設けることによる光の利用率の低下は実質的に発生しない。
【０１００】
一方、例えば、容量検出型のセンサを表示装置のセルのなかに組み込んだ、いわゆるインセル型のタッチパネルディスプレイがある。この場合には、センサ（キャパシタンス）及びそのため回路がセルの中に組み込まれるときに、画素サイズに対して無視できない程度の回路サイズになってしまう。つまり、光が透過する領域（光のスイッチング領域）が減少してしまい、光透過率を犠牲にしてしまう。このため、光の利用率が低下し、例えば、バックライトの消費電力が増大する。さらに別の問題点として、容量検出型の場合には、時定数の問題があるため、検出の反応速度は遅い。このため、所定の時間内に検出できるようにするとセンサの配置密度が低くなり、結果として解像度が十分に向上できない。逆に、例えば、全画素（青、緑、青のそれぞれ）にセンサを設けるような、高位置分解能のセンサを設けると、検出動作が遅く、実用的でない。そのため、配置できるセンサ数が限られ、高精細の全画素に配置するということができなくなる。
【０１０１】
これに対し、本実施形態に係るセンサ部５０のサイズは、前述のように、一画素のサイズと比較すると非常に小さい。これにより、開口率が犠牲になることもなく、光の利用率の低下が発生せず、消費電力は低く保てる。また、容量型のような時定数の問題は抵抗変化型では発生しないため、センサ部５０の応答時間は短く、多数のセンサ部５０を設けても、検出に必要な時間は短い。これにより、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置が提供できる。すなわち、実施形態によれば、インセル型のタッチパネルを、ディスプレイとしての機能を損なうことなく実現できる。そして、輝度の低下がなく、消費電力の増大がなく、コストの大幅な上昇もない。光透過を妨げることなく、かつ画素数に制限なく、消費電力を増大させずに、歪センサをできるだけ多くの画素に設けることが可能になる。
【０１０２】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図１０（ａ）は、表示装置３２０における動作の例を示すタイムチャートである。図１０（ｂ）は、表示画面の駆動状態を例示する模式図である。
【０１０３】
図１０（ａ）に表したように、１画面の駆動に対応するフレーム周期Ｔｆにおいて、例えば、まず、１画面の表示動作ＤＯを行い、その後、１画面（入力面）の検出動作ＳＯを行う。すなわち、この例では、フレーム周期Ｔｆの間に、１回の表示動作ＤＯと、１回の検出動作ＳＯと、が行われる。
【０１０４】
この場合、図１０（ｂ）に表したように、表示画面の上から下に向けて１画面の表示動作ＤＯを行う。その後、表示画面（入力面）の上から下に向けて１画面（入力面）の検出動作ＳＯを行う。このような動作は、例えば、「ライトワンス」の駆動法である。この方法では、全画素の表示を行なった後に、タッチパネルとしての検知を全画素分で行う。
【０１０５】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図１１（ａ）は、表示装置３２０における別の動作の例を示すタイムチャートである。図１１（ｂ）は、表示画面の駆動状態を例示する模式図である。
【０１０６】
図１１（ａ）に表したように、１画面の駆動に対応するフレーム周期Ｔｆ内において、１ラインの表示動作ＤＯを行い、その後、１ラインの検出動作ＳＯ動作を行い、それを繰り返す。すなわち、この動作方法では、ラインごとに、表示動作ＤＯと検出動作ＳＯとを行う。
【０１０７】
この場合、図１１（ｂ）に表したように、表示画面の１つのラインにおいて表示動作ＤＯを行い、その後、１つのラインの検出動作ＳＯを行う。このような動作を、画面（入力面）の上から下に向けて実施する。
【０１０８】
このように、本実施形態において、駆動方法は任意であり、また、種々の変形が可能である。
【０１０９】
本実施形態に係るセンサ部５０において、検出に必要な時間が極めて短いため、表示動作への影響を実質的に与えないで、検出動作ＳＯを実施することができる。
【０１１０】
図１２は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１３（ａ）は、図１２のＡ１−Ａ２線断面図である。図１３（ｂ）は、図１２のＢ１−Ｂ２線断面図である。図１２においては、図を見やすくするために、層間絶縁膜やパッシベーション膜などは省略されている。
【０１１１】
図１２に表したように、第１配線１１０と第２配線１２０との交差部にセンサ部５０と第１トランジスタ６１とが設けられる。第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇが第１配線１１０に接続され、第１ドレイン６１Ｄが画素電極６５と接続され、第１ソース６１Ｓが第２配線１２０に接続されている。
【０１１２】
図１３（ａ）に表したように、センサ部５０の第１強磁性層１０は第１配線１１０に接続され、第２強磁性層２０は第２配線１２０に接続される。
【０１１３】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に表したように、第１配線１１０、第２配線１２０、センサ部５０、第１トランジスタ６１及び画素電極６５は、第１基板２１０の上に設けられている。第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇの上にゲート絶縁膜６１Ｉが設けられ、その上に第１半導体層６１Ｍが設けられている。第１半導体層６１Ｍの一端の上に第１ドレイン６１Ｄが設けられ、第１半導体層６１Ｍの他端の上に第１ソース６１Ｓが設けられている。
【０１１４】
第１基板２１０に対向して第２基板２２０（対向基板）が設けられている。第２基板２２０の主面には、例えばカラーフィルタ層（第１色層２４０ａ、第２色層２４０ｂ及び第３色層２４０ｃなど）が設けられている。カラーフィルタ層は、例えば、第１波長帯（例えば青）の光を透過する第１色層２４０ａと、Ｘ−Ｙ平面内において第１色層２４０ａと並置され第１波長帯とは異なる第２波長帯（例えば緑）の光を透過する第２色層２４０ｂと、Ｘ−Ｙ平面内において第１色層２４０ａ及び第２色層２４０ｂと並置され第１波長帯とは異なり第２波長帯と異なる第３波長帯（例えば赤）の光を透過する第３色層２４０ｃと、を含む。カラーフィルタ層の表面に対向電極６６が設けられている。
【０１１５】
第１基板２１０と第２基板２２０との間に液晶層７１が配置される。なお、画素電極６５の液晶層７１の側の面、及び、対向電極６６の液晶層７１の側の面には、例えば、図示しない配向膜が設けられる。また、２枚の偏光層（図示しない）が設けられ、これらの偏光層の間に第１基板２１０及び第２基板が配置される。さらに、例えば、第１基板２１０に対向して、バックライト（図示しない）が設けられる。バックライトは必要に応じて設けられ、省略しても良い。
【０１１６】
第１トランジスタ６１のサイズ（Ｘ−Ｙ平面内における占有面積）は、例えば、５μｍ×５μｍ程度である。センサ部５０のサイズは、第１トランジスタ６１のサイズよりも小さくすることできる。センサ部５０を設けることによる、開口率の減少は実質的に生じない。
【０１１７】
例えば、Ｘ軸方向（第１強磁性層１０から第２強磁性層２０に向かう積層方向に対して垂直な第１軸）に沿ったセンサ部５０の長さ５μｍ以下である。Ｙ軸方向（積層方向に対して垂直で第１軸に対して垂直な第２軸）に沿ったセンサ部５０の長さは５μｍ以下である。Ｘ−Ｙ平面（第１方向と第２方向とを含む平面）内における複数のセンサ部５０それぞれの面積は、Ｘ−Ｙ平面内における複数の画素電極６５のそれぞれの面積の５％以下である。
【０１１８】
表示装置３２０において、例えば、第２基板２２０の上面（偏光層の上面など）に、使用者の指が接触する。その接触による応力が、液晶層７１を介してセンサ部５０に伝わる。これによりセンサ部５０に応力が加わり、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓが変化し、その変化を制御部１０１で検出する。
【０１１９】
なお、この例では、対向電極６６は第２基板２２０に設けられているが、実施形態はこれに限らない。対向電極６６は、第１基板２１０に設けられても良い。この場合には、液晶層７１には、Ｘ−Ｙ平面に対して平行な成分を有する電界が印加され、液晶層７１の光学特性が変化する。
【０１２０】
図１４は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１４は、本実施形態に係る別の表示装置３２１の構成を例示している。この図は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
【０１２１】
図１４に表したように、表示装置３２１においては、第２基板２２０に突起部８０が設けられている。この例では、突起部８０は対向電極６６の上に形成されている。突起部８０は、Ｚ軸方向（第１方向と第２方向とを含む平面に対して垂直な方向）から見たときに、センサ部５０と重なる部分を有する。突起部８０は、例えば、第２基板２２０に加わる応力をセンサ部５０に伝達する。
【０１２２】
図１５は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１５は、本実施形態に係る別の表示装置３２２の構成を例示している。この図は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
【０１２３】
図１５に表したように、表示装置３２１においては、第１基板２１０に突起部８０が設けられている。この例では、突起部８０はセンサ部５０の上に形成されている。このときも、突起部８０は、Ｚ軸方向から見たときに、センサ部５０と重なる部分を有する。突起部８０は、例えば、第２基板２２０に加わる応力をセンサ部５０に伝達する。
【０１２４】
このように、表示装置３２１及び３２２は、第１基板２１０と、第２基板２２０と、突起部８０と、をさらに含む。第２基板２２０は、第１基板２１０に対向する。複数の突起部８０は、第１基板２１０の第２基板２２０に対向する面、及び、第２基板２２０の第１基板２１０に対向する面の少なくともいずれかに設けられる。
【０１２５】
タッチパネル（第１配線１１０、第２配線１２０及びセンサ部５０）と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、は、第１基板２１０の第２基板２２０に対向する上記の面上に設けられる。
【０１２６】
光学層７０（例えば液晶層７１）は、第１基板２１０と第２基板２２０との間に配置される。
【０１２７】
ここで、第１基板２１０と、第１基板２１０の上に設けられる上記の構成要素（例えば、第１配線１１０、第２配線１２０、センサ部５０、複数の第１トランジスタ６１及び複数の画素電極６５など）と、は、第１基板部２１０ａに含まれるものとする。第２基板２２０と、第２基板２２０の上に設けられる上記の構成要素（例えば、対向電極６６など）と、は、第２基板部２２０ａに含まれるものとする。
【０１２８】
複数の突起部８０のそれぞれは、Ｚ軸方向から見たときに、センサ部５０と重なる部分を有する。突起部８０は、第１基板２１０及び第２基板２２０へ加わる応力をセンサ部５０に伝達する。
【０１２９】
これにより、タッチ式の入力による応力がセンサ部５０に効率的に伝達され、検出精度がより向上する。
【０１３０】
突起部８０には、例えば、樹脂材料を用いることができる。突起部８０には、感光性または非感光性の樹脂が用いられる。具体的には、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などが用いられる。突起部８０の形成には、例えばフォトリソグラフィが用いられる。
【０１３１】
例えば、表示装置３２１及び３２２においては、突起部８０は、第１基板部２１０ａと、第２基板部２２０ａと、に接触している。突起部８０は、センサ部５０に応力を伝達する機能に加え、例えば、第１基板２１０（第１基板部２１０ａ）と第２基板２２０（第２基板部２２０ａ）との間の間隔を規定するスペーサとしての機能を果たしている。
【０１３２】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１６（ａ）は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。図１６（ｂ）は、図１２のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面図である。
【０１３３】
図１６（ａ）に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３２３においては、第２基板部２２０ａに突起部８０が設けられている。この突起部８０は、第１基板部２１０ａに設けられたセンサ部５０には接触していない。
【０１３４】
図１６（ｂ）に表したように、第２基板部２２０ａには、スペーサ８０ｓが設けられている。スペーサ８０ｓは、第１基板部２１０ａに接触している。スペーサ８０ｓは、第１基板２１０（第１基板部２１０ａ）と第２基板２２０（第２基板部２２０ａ）との間の間隔を規定する。
【０１３５】
このように、この例では、スペーサとして機能するスペーサ８０ｓが、突起部８０とは別に設けられる。突起部８０は、例えば応力が加えられていないときにはセンサ部５０と接触しておらす、一定以上の応力が加えられたときに、突起部８０がセンサ部５０と接触する。これにより、加えられる応力を効率良くセンサ部５０に伝達でき、より精度の高い検出がより安定して可能になる。
【０１３６】
なお、突起部８０のそれぞれは、センサ部５０のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、突起部８０のそれぞれは、第１配線１１０と第２配線１２０との交差部のそれぞれ（すなわち、検出要素５０ｅのそれぞれ）に設けられる。これに対し、スペーサ８０ｓは、交差部のそれぞれに必ずしも設けられなくても良い。スペーサ８０ｓは、例えば、複数の画素電極６５に対して１つ設けても良く、スペーサ８０ｓの個数の密度は任意である。
【０１３７】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１７（ａ）は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。図１７（ｂ）は、図１２のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面図である。
【０１３８】
図１７（ａ）に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３２４においても、第２基板部２２０ａに突起部８０が設けられている。この突起部８０は、第１基板部２１０ａに設けられたセンサ部５０には接触していない。
【０１３９】
図１７（ｂ）に表したように、第２基板部２２０ａには、スペーサ８０ｓが設けられている。スペーサ８０ｓが設けられている箇所において、第１色層２４０ａとなる層と、第２色層２４０ｂとなる層と、第３色層２４０ｃとなる層と、が積層されている。このため、この部分のカラーフィルタ層の厚さが厚い。この上に、スペーサ８０ｓが設けられている。この構成により、突起部８０と同じ材料を用い同じ工程でスペーサ８０ｓを形成し、スペーサ８０ｓの高さが突起部８０の高さと同じ場合でも、第２基板２２０を基準にしたときのスペーサ８０ｓの高さは、突起部８０の高さよりも高くなる。
【０１４０】
このような構成により、スペーサ８０ｓを突起部８０と一括して形成したときにおいても、スペーサ８０ｓは第１基板部２１０ａと第２基板部２２０ａとの間隔を規定するスペーサとして機能し、突起部８０の高さは任意に設定できる。例えば、応力が加えられていないときに、突起部８０はセンサ部５０と接しておらず、一定以上の応力が加えられたときに突起部８０はセンサ部５０と接する。
これにより、簡単な構成により、より精度の高い検出がより安定して可能になる。
【０１４１】
なお、上記の表示装置３２３及び３２４では、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は第２基板部２２０ａに設けられているが、実施形態はこれに限らない。突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は、第１基板部２１０ａに設けても良い。
【０１４２】
上記の例ではカラーフィルタ（第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃ）は、第２基板部２２０ａに設けられているが、実施形態はこれに限らない。カラーフィルタは、第１基板部２１０ａに設けても良い。
【０１４３】
また、カラーフィルタが第２基板部２２０ａに設けられ、第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃが重なる部分が設けられる場合において、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は、第１基板部２１０ａに設けても良い。カラーフィルタが第１基板部２１０ａに設けられ、第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃが重なる部分が設けられる場合において、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は、第２基板部２２０ａに設けても良い。
【０１４４】
さらに、突起部８０として、第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃを積層して形成した構造体を用いても良い。これにより、工程が省略できる。
このように、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）の構成は任意であり、種々の変形が可能である。
【０１４５】
図１８は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、図１８は、本実施形態に係る別の表示装置３２５の構成を例示している。この例では、光学層７０として、例えば有機発光層７２が用いられる。すなわち、表示装置３２５は、タッチパネル機能を有する有機ＥＬ表示装置である。
【０１４６】
表示装置３２５は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の第３配線１３０と、複数の第２トランジスタ６２と、をさらに含む。
【０１４７】
複数の第３配線１３０は、例えば第３方向に沿って並ぶ。複数の第３配線１３０のそれぞれは、例えば第４方向に沿って延びる。例えば、第３配線１３０は、第１配線１１０と平行に配置される。複数の第３配線１３０のそれぞれは、複数の第１配線１１０どうしの間に配置される。この例では、複数の第３配線１３０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第３配線１３０のそれぞれは、Ｘ軸に沿って延びる。但し、実施形態はこれに限らず、複数の第３配線１３０がＸ軸方向に沿って並び、複数の第３配線１３０のそれぞれがＹ軸方向に沿って延びても良い。以下では、複数の第３配線１３０がＹ軸方向に沿って並び、複数の第３配線１３０のそれぞれがＸ軸に沿って延びる場合として説明する。
【０１４８】
複数の第２トランジスタ６２のそれぞれのゲート（第２ゲート６２Ｇ）は、第１トランジスタ６１のそれぞれの一端（例えば、第１ドレイン６１Ｄ）と接続される。複数の第２トランジスタ６２のそれぞれの一端（例えば第２ドレイン６２Ｄ）は、複数の画素電極６５のそれぞれと接続される。複数の第２トランジスタ６２のそれぞれの他端（例えば、第２ソース６２Ｓ）は、複数の第３配線１３０のそれぞれと接続される。そして、光学層７０は、有機発光材料を含む。
【０１４９】
このような構成を有する表示装置３２５においても、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置が提供できる。
【０１５０】
なお、本具体例では、それぞれの表示画素７０ｅに、キャパシタンス７３が設けられる。キャパシタンス７３の一端は、第１ドレイン６１Ｄに接続される。キャパシタンス７３の他端は、対向電極６６に電気的に接続される。
【０１５１】
図１９は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的平面図である。 図２０は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１９は、表示装置３２５の３つの表示画素７０ｅを例示している。図２０は、図１９のＡ１−Ａ２線断面を例示している。
【０１５２】
図１９に表したように、例えば、第１画素７０ｆ（例えば赤色の画素）、第２画素７０ｇ（例えば緑色の画素）、及び、第３画素７０ｈ（例えば青色の画素）が、設けられる。第１画素７０ｆ、第２画素７０ｇ及び第３画素７０ｈは、それぞれ異なる波長の光を放出する。
【０１５３】
図２０に表したように、基体５４ａが設けられる。基体５４ａには、例えばガラス基板が用いられる。基体５４ａの主面上に第１絶縁層５５ａが設けられる。第１絶縁層５５ａの上に第１半導体層６１Ｍと第２半導体層６２Ｍが設けられる。第１半導体層６１Ｍは、第１トランジスタ６１の一部となる。第２半導体層６２Ｍは、第２トランジスタ６２の一部となる。
【０１５４】
第１半導体層６１Ｍの上、第２半導体層６２Ｍの上、及び、第１絶縁層５５ａの上に第２絶縁層５５ｂが設けられる。第１半導体層６１Ｍの上の第２絶縁層５５ｂの上に、第１ゲート６１Ｇが設けられる。第２半導体層６２Ｍの上の第２絶縁層５５ｂの上に、第２ゲート６２Ｇが設けられる。第１ゲート６１Ｇの上にセンサ部５０が設けられる。第１ゲート６１Ｇは、センサ部５０の下面（一端）と電気的に接続される。
【０１５５】
第１半導体層６１Ｍの一部の上に第１ソース６１Ｓが設けられる。第１ソース６１Ｓは、センサ部５０の上面（他端）と電気的に接続される。第１半導体層６１Ｍの別の一部の上に第１ドレイン６１Ｄが設けられる。これにより、第１トランジスタ６１が形成される。第２半導体層６２Ｍの一部の上に第２ソース６２Ｓが設けられる。第２半導体層６２Ｍの別の一部の上に第２ドレイン６２Ｄが設けられる。これにより、第２トランジスタ６２が形成される。第１トランジスタ６１及び第２トランジスタ６２は、第３絶縁層５５ｃ、及び、第３絶縁層５５ｃの上に形成された第４絶縁層５５ｄにより覆われる。
【０１５６】
第４絶縁層５５ｄの上に画素電極６５が設けられる。第２ドレイン６５ｄは、画素電極６５と電気的に接続される。
【０１５７】
画素電極６５の周囲の上に、隔壁６５ａが設けられる。隔壁６５ａは、画素電極６５の一部を露出させている。画素電極６５の上に導電層６５ｂが設けられる。導電層６５ｂの上に有機発光層７２（光学層７０）が設けられる。有機発光層７２の上に対向電極６６が設けられる。対向電極６６の上に、樹脂層６７が設けられる。樹脂層６７の上にカバー層５４ｂが設けられる。カバー層５４ｂには、ガラスなどが用いられる。カバー層５４ｂは、例えば、有機樹脂層７２を封止する。
【０１５８】
（第３の実施形態）
図２１は、第３の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図２１に表したように、本実施形態に係る表示装置３３０は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の表示用走査配線１１１をさらに含む。
【０１５９】
複数の表示用走査配線１１１は、第１方向に沿って並ぶ。複数の表示用走査配線１１１のそれぞれは第２方向に沿って延びる。すなわち、表示用走査配線１１１は、第１配線１１０と平行に設けられる。
【０１６０】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲート（第１ゲート６１Ｇ）は、複数の表示用走査配線１１１のそれぞれに接続される。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（例えば第１ソース６１Ｓ）は、複数の第２配線１２０のそれぞれに接続される。
【０１６１】
この例では、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓを検出するための第２配線１２０が、表示動作ＤＯの際にも用いられる。一方、表示用走査配線１１１は、第１配線１１０とは別に設けられる。
【０１６２】
図２２は、第３の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図２２に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３３１は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の表示用信号配線１２１をさらに含む。
【０１６３】
複数の表示用信号配線１２１は、第３方向に沿って並ぶ。複数の表示用信号配線１２１のそれぞれは第４方向に沿って延びる。すなわち、表示用信号配線１２１は、第２配線１２０と並行に設けられる。
【０１６４】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲート（第１ゲート６１Ｇ）は、複数の第１配線１１０のそれぞれに接続される。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（例えば第１ソース６１Ｓ）は、複数の表示用信号配線１２１のそれぞれに接続される。
【０１６５】
この例では、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓを検出するための第１配線１１０が、表示動作ＤＯの際にも用いられる。一方、表示用信号配線１２１は、第２配線１２０とは別に設けられる。
【０１６６】
図２３は、第３の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図２３に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３３２は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の表示用走査配線１１１と、複数の表示用信号配線１２１と、をさらに含む。
【０１６７】
複数の表示用走査配線１１１は、第１方向に沿って並ぶ。複数の表示用走査配線１１１のそれぞれは第２方向に沿って延びる。複数の表示用信号配線１２１は、第３方向に沿って並ぶ。複数の表示用信号配線１２１のそれぞれ第４方向に沿って延びる。
【０１６８】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲート（第１ゲート６１Ｇ）は、複数の表示用走査配線１１１のそれぞれに接続される。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（例えば第１ソース６１Ｓ）は、複数の表示用信号配線１２１のそれぞれに接続される。
【０１６９】
この例では、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓを検出するための第１配線１１０及び第２配線１２０とは別に、表示用走査配線１１１及び表示用信号配線１２１が設けられる。
【０１７０】
表示装置３３０〜３３２においては、検出動作ＳＯの電流経路は、表示動作ＤＯの電流路とは異なる。このため、センサ部５０における抵抗の望ましい範囲に関する条件が解除される。すなわち、センサ部５０の低抵抗値Ｒｌ及び高抵抗値Ｒｈは、第１トランジスタ６１の電気抵抗ＲＴＦＴｏｎ、及び、電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆと、独立して設定できる。すなわち、センサ部５０の設計の自由度が広い。
【０１７１】
第１〜第３の実施形態に係るタッチセンサ及び表示装置においては、位置分解能が高いタッチ式の入力が可能になる。このため、従来のようなラフなタッチパネルの使用法とは異なり、従来では実現できなかった使用法が可能となる。
【０１７２】
例えば、ディスプレイ上で指紋認証が可能になる。指紋の凹凸に相当した検出位置分解能を有することで、指または手をディスプレイ上に直接押し当てることで、個人認証が可能となる。例えば、全画素に歪センサ（センサ部５０）を設けることで、指の指紋の位置分解を行う。例えば、各画素から検知した歪情報を画像化することによって、指紋の個人認証を行うことも可能となる。これにより、特別な指照合用のセンサを用いる必要はなくなる。
【０１７３】
また、位置分解能が高くなることで、毛筆のような微妙な手書き文字の検知も可能となる。現在のペン入力の携帯端末では、デジタルな文字であるのに対し、一画素ごとに表示、非表示が可能となるため、このような手書き文字の感触まで含めて入力することが可能となる。
【０１７４】
また、ページめくりの仕方に強弱をつけることも可能となる。現在は、ページをめくる動作をするかしないかという、デジタルな検知となっている。しかしながら、実施形態によれば、ページをめくるときの指の押す面積の大小によって、ページを１０ページ単位でめくったり、１ページごとにめくったりという、アナログ的なページめくりが可能となる。例えば、１ページごとにめくるときは、最初に指で押されている領域が小さく、その押された領域が動く。一方、最初に押されている領域が大きく、その押された領域が動くときには複数ページをめくる動作として認識させることが可能である。これにより、より実際の紙の本をめくるような感覚に近づけることが可能となる。これは、実施形態に係るタッチパネルでは、押された面積を正確に把握することが可能であり、これにより、このような詳細な制御を行うことが可能となる。押された領域の面積の大きさによって、めくるページの大小を変えることが可能となる。
【０１７５】
また、現在のディスプレイは十分に高精細なため、手書きの文字の細かい形状を表示することは容易である。しかしながら、入力に関しては、入力センシングの位置分解能が極めて粗いため、手書き毛筆のような感覚を電子端末上に入力することは困難である。しかしながら、実施形態によれば、歪センサ（センサ部５０）を例えば全画素に細かく配置することが可能なので、高精細の位置分解能が得られる。これにより、毛筆のような書式も電子入力が可能になる。
【０１７６】
実施形態によれば、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置が提供される。
【０１７７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、タッチパネルに含まれる第１配線、第２配線、センサ部、第１強磁性層、第２強磁性層、中間層及び制御部、並びに、表示装置に含まれる第１トランジスタ、第２トランジスタ、画素電極、光学層、液晶層及び第３配線などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１７８】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１７９】
その他、本発明の実施の形態として上述したタッチパネル及び表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのタッチパネル及び表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１８０】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１８２】
１０…第１強磁性層、 ２０…第２強磁性層、 ３０…中間層、 ４１…下地層、 ４２…反強磁性層、 ４３…保護層、 ４４…磁化固定層、 ４５…反平行結合層、 ５０…センサ部、 ５０ａ…一端、 ５０ｂ…他端、 ５０ｅ…検出要素、 ５１…第１電極、 ５２…第２電極、 ５３…絶縁層、 ５４ａ…基体、 ５４ｂ…カバー層、 ５５ａ〜５５ｄ…第１〜第４絶縁層、 ６１…第１トランジスタ、 ６１Ｄ…第１ドレイン、 ６１Ｇ…第１ゲート、 ６１Ｉ…ゲート絶縁膜、 ６１Ｍ…第１半導体層、 ６２…第２トランジスタ、 ６２Ｄ…第２ドレイン、 ６２Ｇ…第２ゲート、 ６２Ｓ…第２ソース、 ６５…画素電極、 ６５ａ…隔壁、 ６５ｂ…導電層、 ６６…対向電極、 ６７…樹脂層、 ７０…光学層、 ７０ｅ…表示画素、 ７０ｆ〜７０ｈ…第１〜第３画素、 ７１…液晶層、 ７２…有機発光層、 ７３…キャパシタンス、 ８０…突起部、 ８０ｓ…スペーサ、 １０１…制御部、 １０５…制御回路、 １１０…第１配線、 １１０ｄ…第１配線用回路、 １１１…表示用走査配線、 １２０…第２配線、 １２０ｄ…第２配線用回路、 １２１…表示用信号配線、 １３０…第３配線、 ２１０…第１基板、 ２１０ａ…第１基板部、 ２２０…第２基板、 ２２０ａ…第２基板部、 ２４０ａ〜２４０ｃ…第１〜第３色層、 ３１０…タッチパネル、 ３２０、３２１〜３２５、３３０、３２１、３３２…表示装置、 Ｃ５０、Ｃ６１…電流、 ＤＯ…表示動作、 ＨＬ…ハイ状態、 ＬＬ…ロウ状態、 ＳＯ…検出動作、 Ｔｆ…フレーム周期
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、タッチパネル及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、人がタッチすることで入力するタッチパネルが実用化されている。例えば、液晶表示装置などにタッチ入力機能を設けることで、便利な入力・表示装置が実現できる。
【０００３】
例えば、入力面をタッチしたときの電気容量の変化を検出する方式のタッチパネルがある。この方式では、時定数の問題により反応速度が遅い。このため、所定の時間内に検出できるようにするとセンサの配置密度が低くなり、結果として解像度が十分に向上できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、複数の第１配線と、複数の第２配線と、複数のセンサ部と、制御部と、を含むタッチパネルが提供される。前記複数の第１配線は、第１方向に沿って並ぶ。前記複数の第１配線のそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。複数の第２配線は、前記第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ。前記複数の第２配線のそれぞれは、前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。前記複数のセンサ部のそれぞれは、前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とのそれぞれの交差部に設けられる。前記複数のセンサ部のそれぞれは、第１強磁性層と、第２強磁性層と、非磁性材料を含む中間層と、を含む。前記中間層を介して前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間に電流が通電可能である。前記複数のセンサ部のそれぞれの一端は、前記複数の第１配線のそれぞれと接続される。前記複数のセンサ部のそれぞれの他端は、前記複数の第２配線のそれぞれと接続される。前記制御部は、前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とに接続される。前記センサ部の前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間の電気抵抗は、前記センサ部に加わる応力に応じて高抵抗値と前記高抵抗値よりも低い低抵抗値との間で変化する。前記制御部は、前記センサ部における前記電気抵抗の変化を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るタッチパネルを示す模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を示す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの動作を示す模式的斜視部である。
【図４】第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を示す等価回路図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を示す模式的斜視図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルを示す模式図である。
【図７】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。
【図９】第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を示す模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係る表示装置を示す模式的平面図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置を示す模式的断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図１６】図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置のを示す模式的断面図である。
【図１７】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置のを示す模式的断面図である。
【図１８】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。
【図１９】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的平面図である。
【図２０】第２の実施形態に係る別の表示装置を示す模式的断面図である。
【図２１】第３の実施形態に係る表示装置を示す模式図である。
【図２２】第３の実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。
【図２３】第３の実施形態に係る別の表示装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るタッチパネルの構成を例示する模式図である。
図１に表したように、本実施形態に係るタッチパネル３１０は、複数の第１配線１１０と、複数の第２配線１２０と、複数のセンサ部５０と、制御部１０１と、を含む。
【００１０】
複数の第１配線１１０は、第１方向に沿って並ぶ。複数の第１配線１１０のそれぞれは、第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。
【００１１】
複数の第２配線１２０は、第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ。複数の第２配線１２０のそれぞれは、第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。
【００１２】
ここで、説明の便宜上、第１方向と第２方向とを含む平面をＸ−Ｙ平面とする。Ｘ−Ｙ平面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
【００１３】
例えば、第１方向は、Ｙ軸方向である。第２方向は、Ｘ軸方向である。第３方向は、Ｘ軸方向である。第４方向は、Ｙ軸方向である。
【００１４】
図１に示した例では、複数の第１配線１１０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第１配線１１０のそれぞれは、Ｘ軸方向に沿って延びる。複数の第２配線１２０は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。複数の第２配線１２０のそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って延びる。
【００１５】
複数のセンサ部５０のそれぞれは、複数の第１配線１１０と複数の第２配線１２０とのそれぞれの交差部に設けられる。センサ部５０の１つは、検出のための検出要素５０ｅの１つとなる。ここで、交差部は、第１配線１１０と第２配線１２０とが交差する位置の周辺の領域を含む。
【００１６】
複数のセンサ部５０のそれぞれの一端５０ａは、複数の第１配線１１０のそれぞれと接続される。複数のセンサ部５０のそれぞれの他端５０ｂは、複数の第２配線１２０のそれぞれと接続される。
【００１７】
制御部１０１は、複数の第１配線１１０と複数の第２配線１２０とに接続される。
例えば、制御部１０１は、複数の第１配線１１０に接続された第１配線用回路１１０ｄと、複数の第２配線１２０に接続された第２配線用回路１２０ｄと、第１配線用回路１１０ｄと第２配線用回路１２０ｄとに接続された制御回路１０５と、を含む。
【００１８】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部の構成を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）に表したように、複数のセンサ部５０のそれぞれは、第１強磁性層１０と、第２強磁性層２０と、中間層３０と、を含む。中間層３０は、非磁性材料を含む。中間層３０を介して、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に電流が通電可能である。
【００１９】
この例では、中間層３０は、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に設けられる。センサ部５０の一端５０ａは、例えば、センサ部５０の第１強磁性層１０の側の端である。センサ部５０の他端５０ｂは、例えば、センサ部５０の第２強磁性層２０の側の端である。
【００２０】
センサ部５０の第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に電流が通電可能である。
【００２１】
例えば、図２（ｂ）に表したように、センサ部５０は、第１電極５１と第２電極５２をさらに含んでも良い。第１電極５１と第２電極５２との間に第１強磁性層１０が配置される。第１強磁性層１０と第２電極５２との間に中間層３０が配置される。中間層３０と第２電極５２との間に第２強磁性層２０が配置される。
【００２２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した例では、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０とは、Ｚ軸方向に沿って積層されている。ただし、実施形態はこれに限らない。
【００２３】
例えば、図２（ｃ）に表したように、第１強磁性層１０が中間層３０と積層され、第２強磁性層２０が中間層３０と積層され、第２強磁性層１０は、第１強磁性層１０と並置されても良い。このときも、中間層３０を介して、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間に電流が通電可能である。このように、センサ部５０の構成は、種々の変形が可能である。以下では、第１強磁性層１０、中間層３０及び第２強磁性層２０が積層される場合について説明する。
【００２４】
本願明細書において、積層されている状態は、直接重ねられる状態に加え、間に別の要素が挿入された状態で重ねられる状態を含む。また、上に設けられている状態は、接して上に配置される状態に加え、間に別の要素が挿入されて上に配置される状態を含む。
【００２５】
センサ部５０の第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間の電気抵抗Ｒｓは、センサ部５０に加わる応力に応じて高抵抗値Ｒｈと低抵抗値Ｒｌとの間で変化する。低抵抗値Ｒｌは、高抵抗値Ｒｈよりも低い。
【００２６】
制御部１０１は、センサ部５０における電気抵抗Ｒｓの変化を検出する。これにより、制御部１０１は、センサ部５０に加わった応力を検出する。これにより、タッチパネル３１０への接触が検出される。そして、Ｘ−Ｙ平面内に複数のセンサ部５０が配置されていることから、Ｘ−Ｙ平面内での接触の位置、及び、接触の位置の時間変化が検出される。この場合、各センサ素子で、応力が印加されたか否かという０か１かのデジタル判断をする場合もあれば、抵抗に応じて応力の値がわかるので応力値の強弱まで含めてアナログ値判断するという場合もある。
【００２７】
タッチパネル３１０においては、センサ部５０における、例えばＭＲ効果に基づく電気抵抗Ｒｓの変化が利用される。センサ部５０のサイズが小さくでき、また、応答時間も短い。これにより、タッチパネル３１０によれば、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネルを提供できる。
【００２８】
説明を簡単にするために、第１強磁性層１０、中間層３０及び第２強磁性層２０を、適宜、センサ部積層体と言うことにする。
【００２９】
センサ部５０において、例えば、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０のいずれか一方は、磁化自由層である。第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０のいずれか他方は、例えば、磁化固定層である。ただし、後述するように、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の両方が磁化自由層でも良い。
【００３０】
以下では、センサ部５０の動作の例について、第１強磁性層１０が磁化固定層であり、第２強磁性層２０が磁化自由層である場合について説明する。センサ部５０においては、強磁性体が有する「逆磁歪効果」と、センサ部積層体で発現する「ＭＲ効果」と、が利用される。
【００３１】
「ＭＲ効果」においては、センサ部積層体にバイアス電流を流す。この状態で、センサ部積層体に外部磁界が印加されるとセンサの磁化の向きが変化し、センサ内の第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との相対的磁化角度の変化を電気抵抗変化として読み取ることで、センサ部積層体は磁界センサとして機能する。このようなＭＲ効果は、ＨＤＤヘッドで使用される。
【００３２】
本実施形態に係るタッチパネル３１０においては、ＭＲ効果に加えて逆磁歪効果を用いる。逆磁歪効果とは、外部歪が印加されたときに、磁性体の磁化方向が変化する現象である。例えば、センサ部５０に加わる応力に基づいて、センサ部積層体に引っ張り応力が加わる。第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向きと、第２強磁性層２０に加わる引っ張り応力の方向と、が異なるときに、センサ部積層対の磁化方向が逆磁歪効果により変化し、その磁化変化に応じてＭＲ効果が発現する。ＭＲ効果によって変化する電気抵抗の変化量は、「ＭＲ変化量」である。ＭＲ変化量を電気抵抗値で除した値を「ＭＲ変化率」という。
【００３３】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの動作を例示する模式的斜視部である。
これらの図は、センサ部５０の状態を例示している。これらの図は、センサ部積層体における磁化の方向と、引っ張り応力の方向と、の関係を例示している。
【００３４】
図３（ａ）は、引っ張り応力が印加されていない状態を示す。このとき、この例では、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の向きは、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向きと、同じである。
【００３５】
図３（ｂ）は、引っ張り応力が印加された状態を示している。この例では、Ｘ軸方向に沿って引っ張り応力が印加されている。例えば、センサ部積層体にＺ軸方向に沿って応力が印加され、これに基づいて例えばＸ軸方向に沿った引っ張り応力が印加される。すなわち、引っ張り応力は、第１強磁性層１０（磁化固定層）及び第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向き（この例では、Ｙ軸方向）に対して直交方向に印加される。このとき、引っ張り応力の方向と同じ方向になるように、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化が回転する。これを「逆磁歪効果」という。このとき、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化は固定されている。よって、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化が回転することで、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の向きと、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の向きと、の相対角度が変化する。
【００３６】
この図には、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の方向が一例として図示されており、磁化の方向は、この図に示した方向でなくても良い。
【００３７】
逆磁歪効果においては、強磁性体の磁歪定数の符号によって磁化の容易軸が変化する。大きな逆磁歪効果を示す多くの材料は、磁歪定数が正の符号を持つ。磁歪定数が正の符号である場合には、上述のように引っ張り応力が加わる方向が磁化容易軸となる。このときには、上記のように、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化は、磁化容易軸の方向に回転する。
【００３８】
例えば、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁歪定数が正である場合には、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の方向は、引っ張り応力が加わる方向とは異なる方向に設定する。
【００３９】
一方、磁歪定数が負である場合には、引っ張り応力が加わる方向に垂直な方向が磁化容易軸となる。
図３（ｃ）は、磁歪定数が負である場合の状態を例示している。この場合には、第２強磁性層２０（磁化自由層）の磁化の方向は、引っ張り応力が加わる方向（この例ではＸ軸方向）に対して垂直な方向とは異なる方向に設定する。
この図には、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の方向が一例として図示されており、磁化の方向は、この図に示した方向でなくても良い。
【００４０】
第１強磁性層１０の磁化と第２強磁性層２０の磁化との間の角度に応じて、センサ部積層体の電気抵抗が、例えば、ＭＲ効果によって変化する。
【００４１】
磁歪定数（λｓ）は、外部磁界を印加して強磁性層をある方向に飽和磁化させたときの形状変化の大きさを示す。外部磁界がない状態で長さＬであるときに、外部磁界が印加されたときにΔＬだけ変化したとすると、磁歪定数λｓは、ΔＬ／Ｌで表される。この変化量は磁界の大きさによって変わるが、磁歪定数λｓは十分な磁界が印加され、磁化が飽和された状態のΔＬ／Ｌとしてあらわす。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を例示する等価回路図である。
図４に表したように、センサ部５０は可変抵抗として機能する。すなわち、センサ部５０に一端５０ａと他端５０ｂとの間の電気抵抗Ｒｓは、高抵抗値Ｒｈと低抵抗値Ｒｌとの間で変化する。センサ部５０に加わる応力に応じて、電気抵抗Ｒｓが変化する。
【００４３】
制御部１０１は、例えば、第１配線１１０を順次選択し、そのときのセンサ部５０の電気抵抗Ｒｓを、第２配線１２０を介して検出する。これにより、タッチ式の入力を高解像度で読み取ることができる。
【００４４】
このように、ある位置にあるセンサで、応力が印加されたか否かだけをデジタルに判断する場合もあれば、各センサにおいて応力の大きさに応じて抵抗の値が連続的に変化するので、応力の大きさをアナログに判断する場合もある。回路的に簡単なのは応力の有無だけを判断するデジタルな使い方だが、用途に応じて、各センサで応力の大きさまでアナログに判断する回路まで付加することもありうる。
【００４５】
なお、センサ部５０は、センサ部積層体と積層された整流素子（例えばダイオード）をさらに含んでも良い。これにより、例えば、目的とするセンサ部５０とは別のセンサ部５０を介して流れる電流の影響が抑制でき、より高い精度での検出が可能になる。
【００４６】
例えば、第１強磁性層１０が磁化固定層である場合、第１強磁性層１０には、例えば、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金及びＮｉＦｅ合金等を用いることができる。第１強磁性層１０の厚さは、例えば２ナノメートル（ｎｍ）以上６ｎｍ以下である。
【００４７】
中間層３０には、金属または絶縁体を用いることができる。金属としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇ等を用いることができる。金属の場合、中間層３０の厚さは、例えば１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。絶縁体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ等）、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３等）、チタン酸化物（ＴｉＯ等）、及び、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）を用いることができる。絶縁体の場合、中間層３０の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下である。
【００４８】
また、中間層３０として、上記のような絶縁体の層の一部に、その層を貫通する金属電流パスが多数設けられた、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）中間層を用いても良い。この金属電流パスの幅（層に対して平行な長さ）は例えば、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。より具体的には、１ｎｍ以上７ｎｍ以下である。例えば、アルミ酸化物（Ａｌ２Ｏ３等）の一部に、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏなどを含む電流パス構造が形成された構成を中間層３０に用いることができる。このときの中間層３０の厚さは、例えば１ｎｍ以上３ｎｍ以下である。
【００４９】
第２強磁性層２０が磁化自由層である場合、第２強磁性層２０には、例えば、ＦｅＣｏ合金、及び、ＮｉＦｅ合金等を用いることができる。この他、第２強磁性層２０には、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等を用いることができる。第２強磁性層２０の厚さは、例えば２ｎｍ以上である。
【００５０】
第２強磁性層２０は、２層構造を有することができる。この場合、第２強磁性層２０は、ＦｅＣｏ合金の層と、ＦｅＣｏ合金の層と積層された以下の層と、を含むことができる。ＦｅＣｏ合金の層と積層されるのは、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ＞１００ｐｐｍを示すＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金（Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ）、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金（Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｍ２は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ）、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金（Ｍ３は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ、Ｍ４は、Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｅｒ）、Ｎｉ、Ａｌ−Ｆｅやフェライト（Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４）など）等から選択される材料の層である。
【００５１】
第１電極５１及び第２電極５２には、例えば、非磁性体であるＡｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｌ等を用いることができる。第１電極５１及び第２電極５２として、軟磁性体の材料を用いることで、センサ部積層体に影響を及ぼす外部からの磁気ノイズを低減することができる。軟磁性体の材料としては、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ合金）や珪素鋼（ＦｅＳｉ合金）を用いることができる。センサ部５０は、周囲との絶縁性を確保するために、アルミ酸化物（例えばＡｌ２Ｏ３）やシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）等の絶縁体で覆われる。
【００５２】
例えば、中間層３０が金属の場合は、ＧＭＲ（Giant Magnetoresistance）効果が発現する。中間層３０が絶縁体の場合は、ＴＭＲ（Tunneling Magnetoresistance）効果が発現する。例えば、センサ部５０においては、例えば、センサ部積層体の積層方向に沿って電流を流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ効果が用いられる。ＣＣＰ中間層の場合でも、現象としてはＣＰＰ−ＧＭＲ効果が用いられる。
【００５３】
このように、本実施形態においては、センサ部５０におけるＭＲ現象が用いられる。ＭＲ現象に加え、センサ部の磁化を変化させるために、逆磁歪現象を用いる。これら２つの現象の利用により、歪に対して極めて高感度な検出が可能になる。逆磁歪効果を用いる場合、例えば、外部から加えられる歪に対して、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の少なくともいずれかの強磁性層の磁化方向が変化させられる。外部から加えられる歪の有無によって、２つの強磁性層の磁化の相対的な角度が変わる。外部から加えられる歪によって電気抵抗Ｒｓが変わるため、センサ部５０は、歪センサとして機能する。
【００５４】
すなわち、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の少なくともいずれかの強磁性層の磁化方向は、応力に応じて変化する。少なくともいずれかの強磁性層（応力に応じて磁化方向が変化する強磁性層）の磁歪定数の絶対値は、例えば、１０−５以上に設定する。これにより、逆磁歪効果によって、外部から加えられる歪みに応じて磁化の方向が変化する。例えば、第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の少なくともいずれかには、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉなどのような金属または、それらを含む合金などが用いられる。用いる元素や添加元素などによって、磁歪定数は大きく設定される。
【００５５】
例えば、中間層３０としてＭｇＯのような酸化物が用いられる。ＭｇＯ層上の磁性層は、一般的にプラスの磁歪定数を有する。例えば、中間層３０の上に第２強磁性層２０を形成する場合、第２強磁性層２０として、ＣｏＦｅＢ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの積層構成の磁化自由層を用いる。最上層のＮｉＦｅ層をＮｉリッチにすると、ＮｉＦｅ層の磁歪定数はマイナスでその絶対値が大きくなる。酸化物層上のプラスの磁歪が打ち消されることを抑制するために、最上層のＮｉＦｅ層のＮｉ組成は、一般的なＮｉＦｅ合金材料として知られるパーマロイの標準組成Ｎｉ８１Ｆｅ１９のＮｉの組成比（原子パーセント：ａｔｏｍｉｃ％）よりもＮｉリッチにしない。具体的には、最上層のＮｉＦｅ層におけるＮｉの比率は、８０ａｔｏｍｉｃ％未満とすることが好ましい。第２強磁性層２０を磁化自由層とする場合には、第２強磁性層２０の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。
【００５６】
第２強磁性層２０が磁化自由層である場合において、第１強磁性層１０は、磁化固定層でも磁化自由層でも良い。第１強磁性層１０が磁化固定層である場合、外部から歪が加えられても第１強磁性層１０の磁化の方向は実質的に変化しない。そして、第１強磁性層１０と第２強磁性層２０との間での相対的な磁化の角度によって電気抵抗Ｒｓが変化する。電気抵抗Ｒｓの違いによって歪の有無が検出される。
【００５７】
第１強磁性層１０及び第２強磁性層２０の両方が磁化自由層である場合には、例えば、第１強磁性層１０の磁歪定数は、第２強磁性層２０の磁歪定数とは異なるように設定される。
【００５８】
第１強磁性層１０が磁化固定層である場合も磁化自由層である場合も、第１強磁性層１０の厚さは、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。
【００５９】
例えば、第１強磁性層１０が磁化固定層である場合、例えば、第１強磁性層１０には、反強磁性層／磁性層／Ｒｕ層／磁性層の積層構造を用いたシンセティックＡＦ構造などを用いることができる。反強磁性層には、例えばＩｒＭｎなどが用いられる。また、第１強磁性層１０が磁化固定層である場合に、反強磁性層を用いる代わりに、第１強磁性層１０に、ハード膜を用いる構成を適用しても良い。ハード膜には、例えば、ＣｏＰｔ及びＦｅＰｔなどが用いられる。
【００６０】
センサ部５０は、磁性層のスピンが用いられる。センサ部５０に必要な面積は、極めて小さいサイズで十分である。センサ部５０の面積は、例えば、５０ｎｍ×５０ｎｍ〜５０μｍ×５０μｍ以下程度で十分である。
【００６１】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの一部を例示する模式的斜視図である。
図５（ａ）に示した例では、センサ部５０において、下地層４１、反強磁性層４２、第１強磁性層１０（磁化固定層）、中間層３０、第２強磁性層２０（磁化自由層）及び保護層４３が、この順で積層されている。この構成は、例えば、ボトム型スピンバルブ膜と呼ばれる。
【００６２】
下地層４１は、例えば、下地層４１の上に積層される膜の結晶配向性を高める。下地層４１には、例えば、アモルファスのＴａなどのバッファ効果を有する材料を用いることができる。アモルファスのＴａは、例えば、形成する基板との密着性が高い。下地層４１には、これらバッファ効果を有する材料に積層して、結晶質のシード効果を有する、Ｒｕ、ＮｉＦｅ及びＣｕ等を用いることができる。これらの材料の単層または積層膜を下地層４１として用いることで、下地層４１の上に形成される層の結晶配向性を向上させることができる。アモルファスＴａ膜と、結晶質の、Ｒｕ、ＮｉＦｅ及びＣｕ等の膜と、の積層構造を採用することで、ぬれ性と結晶配向性とを両立できる。下地層４１の厚さは、例えば０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【００６３】
保護層４３は、センサ部積層体を製造する際のダメージからセンサ部積層体を保護する。保護層４３には、例えば、Ｃｕ、Ｔａ及びＲｕ等の膜やそれらの積層膜を用いることができる。保護層４３の厚さは、例えば１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００６４】
図５（ｂ）に示した例では、下地層４１、反強磁性層４２、磁化固定層４４、反平行結合層４５、第１強磁性層１０（磁化固定層）、中間層３０、第２強磁性層２０（磁化自由層）及び保護層４３が、この順で積層されている。この構成は、例えば、ボトム型シンセティックバルブ膜と呼ばれる。この構成により、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の固定力を強めることができる。
【００６５】
磁化固定層４４の磁化は、反強磁性層４２からの交換結合によって、一方向に固定される。磁化固定層４４には、第１強磁性層１０（磁化固定層）に用いられる材料と同じ材料を用いることができる。
【００６６】
反平行結合層４５は、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化と、磁化固定層４４の磁化と、を反平行に結合させる。この構成により、反強磁性層４２からの交換結合エネルギーが一定でも、第１強磁性層１０（磁化固定層）の磁化の固定磁界を強めることができる。したがって、センサ部積層体に加わる磁気ノイズに対する影響を低減できる。反平行結合層４５には、例えばＲｕ及びＩｒ等を用いることができる。反平行結合層４５の厚さは、例えば０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下である。
【００６７】
図５（ｃ）に示した例では、下地層４１、第２強磁性層２０（磁化自由層）、中間層３０、第１強磁性層１０（磁化固定層）、反強磁性層４２及び保護層４３が、この順で積層されている。この構成は、例えば、トップ型スピンバルブ膜と呼ばれる。
【００６８】
図５（ｄ）に示した例では、下地層４１、第２強磁性層２０（磁化自由層）、中間層３０、第１強磁性層１０（磁化固定層）、反平行結合層４５、磁化固定層４４、反強磁性層４２及び保護層４３が、この順で積層される。この構成は、例えば、トップ型シンセティックスピンバルブ膜と呼ばれる。
【００６９】
トップ型スピンバルブ膜及びトップ型シンセティックスピンバルブ膜に含まれる層は、ボトム型スピンバルブ膜及びボトム型シンセティックスピンバルブ膜に含まれる層と同様であるので説明は省略する。
【００７０】
第２強磁性層２０の磁化を引っ張り応力と異なる方向に向けておく方法として、第１強磁性層１０の磁化との層間結合を用いる方法がある。中間層５０が金属の場合には３ｎｍ以下、絶縁体の場合は１．５ｎｍ以下で、第２強磁性層２０の磁化を第１強磁性層１０の磁化と平行に揃うように層間結合が働く。したがって、第１強磁性層１０の磁化を引っ張り応力と異なる方向に固定することによって、第２強磁性層２０の磁化を弱いエネルギーで同じ方向に向けることが出来る。
【００７１】
第２強磁性層２０（磁化自由層）をスパッタ装置で成膜する際に、磁界を印加することによっても第２強磁性層２０の磁化を一方向に向けておくことが出来る。成膜時の磁界の方向に磁化が向きやすくなるので、引っ張り応力と異なる方向に磁界を印加しながらスパッタ法で成膜することが好ましい。
【００７２】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１の実施形態に係るタッチパネルの構成を例示する模式図である。
図６（ａ）は模式的平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の一部ＰＡの模式的断面図である。
【００７３】
図６（ａ）に表したように、第１配線１１０がＸ軸方向に沿って延在し、第２配線１２０がＹ軸方向に沿って延在する。第１配線１１０と第２配線１２０との交差点にセンサ部５０が設けられる。第１配線１１０及び第２配線１２０は、制御部１０１（ＩＣ）に接続される。
【００７４】
図６（ｂ）に表したように、基体５４ｂ（例えばガラス基板など）の上に、第１配線１１０が設けられる。第１配線１１０の上にセンサ部５０が設けられる。センサ部５０の上に第２配線１２０が設けられる。センサ部５０の周囲に、絶縁層５３が設けられる。絶縁層５３には、例えば、アルミ酸化物（例えばＡｌ２Ｏ３）やシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）等が用いられる。第２配線１２０の上及び絶縁層５３の上にカバー層５４ｂが設けられる。基体５４ｂ及びカバー層５４ｂには、例えば可視光に対して透過性の材料が用いられる。
【００７５】
このような構成により、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネルが提供できる。ただし、実施形態は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に例示した構成に限らず、種々の変形が可能である。
【００７６】
例えば、図６（ａ）においては、第１配線１１０と第２配線１２０とのうち、第１配線１１０ごとに第１配線１１０の電位が変更可能で、複数の第２配線１２０は共通電位に設定されるようにしてある。実施形態はこれに限らず、第２配線１２０に関しても、第２配線１２０ごとに電位を変えるように配線しても良い。
【００７７】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図７に表したように、本実施形態に係る表示装置３２０は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、を含む。
【００７８】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれは、複数の第１配線１１０と複数の第２配線１２０との交差部のそれぞれに設けられる。
【００７９】
複数の画素電極６５のそれぞれは、交差部のそれぞれに設けられる。複数の画素電極６５のそれぞれは、複数の第１トランジスタ６１の一端と直接または間接に接続される。第１トランジスタ６１の一端は、第１トランジスタ６１のソース及びドレインの一方である。第１トランジスタ６１の他端は、第１トランジスタ６１のソース及びドレインの他方である。以下では、第１トランジスタ６１の一端が、第１トランジスタ６１のドレインである場合として説明する。すなわち、画素電極６５は、第１トランジスタ６１のドレインと、直接または間接に接続される。
【００８０】
本願明細書において、「直接に接続される」は、間に他の導電性の部材（例えばビア電極や配線など）が挿入されないで電気的に接続される状態を含む。「間接に接続される」は、間に他の導電性の部材（例えばビア電極や配線など）が挿入されて電気的に接続される状態、及び、間にスイッチ（例えばトランジスタなど）が挿入されて、導通と非導通とが可変の状態で接続される状態を含む。
【００８１】
光学層７０は、第１トランジスタ６１を介して画素電極６５に供給された電荷に基づいて、光を放出する、及び、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する。
【００８２】
この例では、光学層７０は、液晶を含む。すなわち、光学層７０として、液晶層７１が用いられている。すなわち、表示装置３２０は、タッチパネル機能を有する液晶表示装置である。
【００８３】
画素電極６５の１つが、表示のための表示画素７０ｅの１つとなる。
【００８４】
この例では、複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲートは、複数の第１配線１１０のそれぞれに接続されている。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（この例ではソース）は、複数の第２配線１２０のそれぞれに接続されている。
【００８５】
すなわち、表示装置３２０においては、タッチパネル３１０のタッチ式の接触を検出するための第１配線１１０が、表示のための走査線として利用される。また、タッチパネル３１０のタッチ式の接触を検出するための第２配線１２０が、表示のための信号線として利用される。
【００８６】
制御部１０１は、第１配線１１０、第２配線１２０及び第１トランジスタ６１を介して、所望の電荷を画素電極６５に書き込む。光学層７０（液晶層７１）には、書き込まれた電荷に基づいて画素電極６５と対向電極６６との間に発生する電圧が印加される。この電圧に応じて、液晶層７１の光学特性（複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む）が変化する。これにより、表示が行われる。
【００８７】
図８は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図８は、表示装置３２０における表示動作ＤＯを例示している。
第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇが第１配線１１０に接続されており、第１トランジスタ６１の第１ドレイン６１Ｄが画素電極に接続され、第１トランジスタ６１の第１ソース６１Ｓが第２配線１２０に接続されている。第１ゲート６１Ｇ及び第１ソース６１Ｓと並列に、センサ部５０が接続されている。
【００８８】
表示動作ＤＯにおいては、複数の第１配線１１０のうちの１つがハイ状態ＨＬ（選択状態）に設定される。そして、第１トランジスタ６１がオン状態（導通状態）になる。第２配線１２０及び第１トランジスタ６１を介して電荷（電流Ｃ６１）が画素電極６５に供給される。液晶層７１（光学層７０）には、電荷に基づいた電圧（画素電極６５と対向電極６６との間の電圧）が印加される。電荷の量により液晶層７１に印加される電圧が変化し、光の強度の変調が行われる。複数の第１配線１１０を順次走査し、選択することで、画面全体の表示が行われる。
【００８９】
このような表示動作ＤＯにおいて、センサ部５０の抵抗が過度に低いと、第２配線１２０から供給される電荷は、センサ部５０を介して第１配線１１０に流れ（電流Ｃ５０）、画素電極６５に所望の電荷が供給されない。このため、所望の表示状態が得られない。このような現象を抑制するために、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓは過度に低くないように設定される。
【００９０】
すなわち、センサ部５０の変化する電気抵抗Ｒｓのうちの低抵抗値Ｒｌは、第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）との間が導通状態（オン状態）のときの第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）との間の電気抵抗ＲＴＦＴｏｎよりも高く設定される。また、低抵抗値Ｒｌは、第１トランジスタ６１が導通状態のときの第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇと第１ソース６１Ｓとの間の電気抵抗よりも高く設定される。これにより、所望の表示状態が得られる。
【００９１】
図９は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図９は、表示装置３２０における検出動作ＳＯを例示している。
検出動作ＳＯにおいては、複数の第１配線１１０のうちの１つがロウ状態ＬＬに設定されており、このときに、センサ部５０を介して第２配線１２０と第１配線１１０との間に流れる電流（電流Ｃ５０）が検出される。これにより、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓが検出される。複数の第１配線１１０を順次走査し、選択することで、入力面（画面）の全体における検出が行われる。
【００９２】
このような検出動作ＳＯにおいて、センサ部５０の抵抗が過度に高いと、第２配線１２０を流れる電流は、第１トランジスタ６１を介して画素電極６５に流れ（電流Ｃ６１）、画素電極６５の電位に影響を与え、表示状態が変化し、また、電力損出に繋がる。そして、センサ部５０に流れる電流が過度に少なくなると、センサ部５０の抵抗の検出が困難になる。このような現象を抑制するために、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓは過度に高くないように設定される。
【００９３】
すなわち、センサ部５０の変化する電気抵抗Ｒｓのうちの高抵抗値Ｒｈは、第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）との間が非導通状態のときの第１トランジスタ６１の一端（例えば第１ドレイン６１Ｄ）と他端（例えば第１ソース６１Ｓ）と間の電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆよりも低く設定される。これにより、所望の表示状態が維持でき、また、所望の検出動作が実施できる。
【００９４】
例えば、第１トランジスタ６１の導通状態のときの電気抵抗ＲＴＦＴｏｎは、約１メガオーム（ＭΩ）である。従って、センサ部５０の低抵抗値Ｒｌは、１ＭΩよりも高いことが好ましい。また、電気抵抗ＲＴＦＴｏｎと低抵抗値Ｒｌとの間に１桁以上の差があることがさらに好ましい。このため、センサ部５０の低抵抗値Ｒｌは、１０ＭΩ以上であることがさらに好ましい。
【００９５】
例えば、第１トランジスタ６１の非導通状態のときの電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆは、約１テラオーム（ＴΩ）である。従って、センサ部５０の高抵抗値Ｒｈは、１ＴΩよりも低いことが好ましい。また、電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆと高抵抗値Ｒｈとの間に１桁以上の差があることがさらに好ましい。このため、センサ部５０の高抵抗値Ｒｈは、１００ＧΩ以下であることがさらに好ましい。
【００９６】
例えば、センサ部５０の中間層３０に絶縁材料を用いたＴＭＲ素子構成を用いることで、電気抵抗Ｒｓが上記のような範囲で変化する構成が容易に実現できる。中間層３０としてＭｇＯ膜を用いると、高いＭＲ変化率とこのような範囲の抵抗変化率と、を得ることができる。ＭｇＯ膜の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下が好ましい。
【００９７】
図８及び図９に関して説明した動作は、制御部１０１により実施される。すなわち、制御部１０１は、検出動作ＳＯにおいてセンサ部５０における電気抵抗Ｒｓの変化を検出することに加え、表示動作ＤＯにおいて第１配線１１０に供給する電気信号により第１トランジスタの導通と非導通を制御しつつ第２配線１２０に供給する電気信号により画素電極に電荷を供給する。これにより、検出動作ＳＯと表示動作ＤＯとが効率的に実施できる。
【００９８】
本実施形態においては、センサ部５０は、スピンを用いた抵抗変化型の歪センサとして機能する。本実施形態に係るセンサ部５０によれば、１０００程度以上の歪感度αを容易に実現することができる。歪感度αは、α＝（ΔＲ／Ｒｍｉｎ）／εで表される。Ｒｍｉｎは、センサにおける低い値の抵抗であり、ΔＲは、外部歪が印加されたことによる抵抗の変化量である。εは歪であり、ε＝ΔＬ／Ｌである。ここで、外部圧力が印加されていないときの長さをＬとしたときに、外部圧力が印加されたことによる長さの変形量をΔＬとする。つまり、εは、変形量の比である。歪感度αは、単位歪あたりの抵抗変化量比ということをあらわす。ＭＥＭＳセンサなどで用いられているＳｉピエゾ抵抗型の場合には、歪感度αは、単結晶で１３０程度、多結晶では４０以下である。これに対して、本実施形態においては、ＭＲ現象と逆磁歪現象と用いため、１０００程度の値の歪感度αを得ることは比較的容易である。さらに、物性上限値はないので、本実施形態に係るセンサ部５０において、１００００以上の歪感度αが得られる可能性もある。
【００９９】
例えば、Ｓｉを用いたピエゾ抵抗型センサにおいては、歪感度αは１３０程度である。これに対して、本実施形態に係るセンサ部５０においては、非常に高い歪感度が得られる。そして、本実施形態に係るセンサ部５０においては、数十ｎｍ幅の大きさで、センサとしての機能を十分な発揮することが可能である。つまり、第１トランジスタ６１と比べるとはるかに小さいセンサ部５０が実現できる。このため、表示装置３２０において、センサ部５０を設けることによる光の利用率の低下は実質的に発生しない。
【０１００】
一方、例えば、容量検出型のセンサを表示装置のセルのなかに組み込んだ、いわゆるインセル型のタッチパネルディスプレイがある。この場合には、センサ（キャパシタンス）及びそのため回路がセルの中に組み込まれるときに、画素サイズに対して無視できない程度の回路サイズになってしまう。つまり、光が透過する領域（光のスイッチング領域）が減少してしまい、光透過率を犠牲にしてしまう。このため、光の利用率が低下し、例えば、バックライトの消費電力が増大する。さらに別の問題点として、容量検出型の場合には、時定数の問題があるため、検出の反応速度は遅い。このため、所定の時間内に検出できるようにするとセンサの配置密度が低くなり、結果として解像度が十分に向上できない。逆に、例えば、全画素（青、緑、青のそれぞれ）にセンサを設けるような、高位置分解能のセンサを設けると、検出動作が遅く、実用的でない。そのため、配置できるセンサ数が限られ、高精細の全画素に配置するということができなくなる。
【０１０１】
これに対し、本実施形態に係るセンサ部５０のサイズは、前述のように、一画素のサイズと比較すると非常に小さい。これにより、開口率が犠牲になることもなく、光の利用率の低下が発生せず、消費電力は低く保てる。また、容量型のような時定数の問題は抵抗変化型では発生しないため、センサ部５０の応答時間は短く、多数のセンサ部５０を設けても、検出に必要な時間は短い。これにより、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置が提供できる。すなわち、実施形態によれば、インセル型のタッチパネルを、ディスプレイとしての機能を損なうことなく実現できる。そして、輝度の低下がなく、消費電力の増大がなく、コストの大幅な上昇もない。光透過を妨げることなく、かつ画素数に制限なく、消費電力を増大させずに、歪センサをできるだけ多くの画素に設けることが可能になる。
【０１０２】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の動作を例示する模式図である。
図１０（ａ）は、表示装置３２０における動作の例を示すタイムチャートである。図１０（ｂ）は、表示画面の駆動状態を例示する模式図である。
【０１０３】
図１０（ａ）に表したように、１画面の駆動に対応するフレーム周期Ｔｆにおいて、例えば、まず、１画面の表示動作ＤＯを行い、その後、１画面（入力面）の検出動作ＳＯを行う。すなわち、この例では、フレーム周期Ｔｆの間に、１回の表示動作ＤＯと、１回の検出動作ＳＯと、が行われる。
【０１０４】
この場合、図１０（ｂ）に表したように、表示画面の上から下に向けて１画面の表示動作ＤＯを行う。その後、表示画面（入力面）の上から下に向けて１画面（入力面）の検出動作ＳＯを行う。このような動作は、例えば、「ライトワンス」の駆動法である。この方法では、全画素の表示を行なった後に、タッチパネルとしての検知を全画素分で行う。
【０１０５】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の別の動作を例示する模式図である。
図１１（ａ）は、表示装置３２０における別の動作の例を示すタイムチャートである。図１１（ｂ）は、表示画面の駆動状態を例示する模式図である。
【０１０６】
図１１（ａ）に表したように、１画面の駆動に対応するフレーム周期Ｔｆ内において、１ラインの表示動作ＤＯを行い、その後、１ラインの検出動作ＳＯ動作を行い、それを繰り返す。すなわち、この動作方法では、ラインごとに、表示動作ＤＯと検出動作ＳＯとを行う。
【０１０７】
この場合、図１１（ｂ）に表したように、表示画面の１つのラインにおいて表示動作ＤＯを行い、その後、１つのラインの検出動作ＳＯを行う。このような動作を、画面（入力面）の上から下に向けて実施する。
【０１０８】
このように、本実施形態において、駆動方法は任意であり、また、種々の変形が可能である。
【０１０９】
本実施形態に係るセンサ部５０において、検出に必要な時間が極めて短いため、表示動作への影響を実質的に与えないで、検出動作ＳＯを実施することができる。
【０１１０】
図１２は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的平面図である。
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１３（ａ）は、図１２のＡ１−Ａ２線断面図である。図１３（ｂ）は、図１２のＢ１−Ｂ２線断面図である。図１２においては、図を見やすくするために、層間絶縁膜やパッシベーション膜などは省略されている。
【０１１１】
図１２に表したように、第１配線１１０と第２配線１２０との交差部にセンサ部５０と第１トランジスタ６１とが設けられる。第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇが第１配線１１０に接続され、第１ドレイン６１Ｄが画素電極６５と接続され、第１ソース６１Ｓが第２配線１２０に接続されている。
【０１１２】
図１３（ａ）に表したように、センサ部５０の第１強磁性層１０は第１配線１１０に接続され、第２強磁性層２０は第２配線１２０に接続される。
【０１１３】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に表したように、第１配線１１０、第２配線１２０、センサ部５０、第１トランジスタ６１及び画素電極６５は、第１基板２１０の上に設けられている。第１トランジスタ６１の第１ゲート６１Ｇの上にゲート絶縁膜６１Ｉが設けられ、その上に第１半導体層６１Ｍが設けられている。第１半導体層６１Ｍの一端の上に第１ドレイン６１Ｄが設けられ、第１半導体層６１Ｍの他端の上に第１ソース６１Ｓが設けられている。
【０１１４】
第１基板２１０に対向して第２基板２２０（対向基板）が設けられている。第２基板２２０の主面には、例えばカラーフィルタ層（第１色層２４０ａ、第２色層２４０ｂ及び第３色層２４０ｃなど）が設けられている。カラーフィルタ層は、例えば、第１波長帯（例えば青）の光を透過する第１色層２４０ａと、Ｘ−Ｙ平面内において第１色層２４０ａと並置され第１波長帯とは異なる第２波長帯（例えば緑）の光を透過する第２色層２４０ｂと、Ｘ−Ｙ平面内において第１色層２４０ａ及び第２色層２４０ｂと並置され第１波長帯とは異なり第２波長帯と異なる第３波長帯（例えば赤）の光を透過する第３色層２４０ｃと、を含む。カラーフィルタ層の表面に対向電極６６が設けられている。
【０１１５】
第１基板２１０と第２基板２２０との間に液晶層７１が配置される。なお、画素電極６５の液晶層７１の側の面、及び、対向電極６６の液晶層７１の側の面には、例えば、図示しない配向膜が設けられる。また、２枚の偏光層（図示しない）が設けられ、これらの偏光層の間に第１基板２１０及び第２基板が配置される。さらに、例えば、第１基板２１０に対向して、バックライト（図示しない）が設けられる。バックライトは必要に応じて設けられ、省略しても良い。
【０１１６】
第１トランジスタ６１のサイズ（Ｘ−Ｙ平面内における占有面積）は、例えば、５μｍ×５μｍ程度である。センサ部５０のサイズは、第１トランジスタ６１のサイズよりも小さくすることできる。センサ部５０を設けることによる、開口率の減少は実質的に生じない。
【０１１７】
例えば、Ｘ軸方向（第１強磁性層１０から第２強磁性層２０に向かう積層方向に対して垂直な第１軸）に沿ったセンサ部５０の長さ５μｍ以下である。Ｙ軸方向（積層方向に対して垂直で第１軸に対して垂直な第２軸）に沿ったセンサ部５０の長さは５μｍ以下である。Ｘ−Ｙ平面（第１方向と第２方向とを含む平面）内における複数のセンサ部５０それぞれの面積は、Ｘ−Ｙ平面内における複数の画素電極６５のそれぞれの面積の５％以下である。
【０１１８】
表示装置３２０において、例えば、第２基板２２０の上面（偏光層の上面など）に、使用者の指が接触する。その接触による応力が、液晶層７１を介してセンサ部５０に伝わる。これによりセンサ部５０に応力が加わり、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓが変化し、その変化を制御部１０１で検出する。
【０１１９】
なお、この例では、対向電極６６は第２基板２２０に設けられているが、実施形態はこれに限らない。対向電極６６は、第１基板２１０に設けられても良い。この場合には、液晶層７１には、Ｘ−Ｙ平面に対して平行な成分を有する電界が印加され、液晶層７１の光学特性が変化する。
【０１２０】
図１４は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１４は、本実施形態に係る別の表示装置３２１の構成を例示している。この図は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
【０１２１】
図１４に表したように、表示装置３２１においては、第２基板２２０に突起部８０が設けられている。この例では、突起部８０は対向電極６６の上に形成されている。突起部８０は、Ｚ軸方向（第１方向と第２方向とを含む平面に対して垂直な方向）から見たときに、センサ部５０と重なる部分を有する。突起部８０は、例えば、第２基板２２０に加わる応力をセンサ部５０に伝達する。
【０１２２】
図１５は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１５は、本実施形態に係る別の表示装置３２２の構成を例示している。この図は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
【０１２３】
図１５に表したように、表示装置３２１においては、第１基板２１０に突起部８０が設けられている。この例では、突起部８０はセンサ部５０の上に形成されている。このときも、突起部８０は、Ｚ軸方向から見たときに、センサ部５０と重なる部分を有する。突起部８０は、例えば、第２基板２２０に加わる応力をセンサ部５０に伝達する。
【０１２４】
このように、表示装置３２１及び３２２は、第１基板２１０と、第２基板２２０と、突起部８０と、をさらに含む。第２基板２２０は、第１基板２１０に対向する。複数の突起部８０は、第１基板２１０の第２基板２２０に対向する面、及び、第２基板２２０の第１基板２１０に対向する面の少なくともいずれかに設けられる。
【０１２５】
タッチパネル（第１配線１１０、第２配線１２０及びセンサ部５０）と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、は、第１基板２１０の第２基板２２０に対向する上記の面上に設けられる。
【０１２６】
光学層７０（例えば液晶層７１）は、第１基板２１０と第２基板２２０との間に配置される。
【０１２７】
ここで、第１基板２１０と、第１基板２１０の上に設けられる上記の構成要素（例えば、第１配線１１０、第２配線１２０、センサ部５０、複数の第１トランジスタ６１及び複数の画素電極６５など）と、は、第１基板部２１０ａに含まれるものとする。第２基板２２０と、第２基板２２０の上に設けられる上記の構成要素（例えば、対向電極６６など）と、は、第２基板部２２０ａに含まれるものとする。
【０１２８】
複数の突起部８０のそれぞれは、Ｚ軸方向から見たときに、センサ部５０と重なる部分を有する。突起部８０は、第１基板２１０及び第２基板２２０へ加わる応力をセンサ部５０に伝達する。
【０１２９】
これにより、タッチ式の入力による応力がセンサ部５０に効率的に伝達され、検出精度がより向上する。
【０１３０】
突起部８０には、例えば、樹脂材料を用いることができる。突起部８０には、感光性または非感光性の樹脂が用いられる。具体的には、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などが用いられる。突起部８０の形成には、例えばフォトリソグラフィが用いられる。
【０１３１】
例えば、表示装置３２１及び３２２においては、突起部８０は、第１基板部２１０ａと、第２基板部２２０ａと、に接触している。突起部８０は、センサ部５０に応力を伝達する機能に加え、例えば、第１基板２１０（第１基板部２１０ａ）と第２基板２２０（第２基板部２２０ａ）との間の間隔を規定するスペーサとしての機能を果たしている。
【０１３２】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１６（ａ）は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。図１６（ｂ）は、図１２のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面図である。
【０１３３】
図１６（ａ）に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３２３においては、第２基板部２２０ａに突起部８０が設けられている。この突起部８０は、第１基板部２１０ａに設けられたセンサ部５０には接触していない。
【０１３４】
図１６（ｂ）に表したように、第２基板部２２０ａには、スペーサ８０ｓが設けられている。スペーサ８０ｓは、第１基板部２１０ａに接触している。スペーサ８０ｓは、第１基板２１０（第１基板部２１０ａ）と第２基板２２０（第２基板部２２０ａ）との間の間隔を規定する。
【０１３５】
このように、この例では、スペーサとして機能するスペーサ８０ｓが、突起部８０とは別に設けられる。突起部８０は、例えば応力が加えられていないときにはセンサ部５０と接触しておらす、一定以上の応力が加えられたときに、突起部８０がセンサ部５０と接触する。これにより、加えられる応力を効率良くセンサ部５０に伝達でき、より精度の高い検出がより安定して可能になる。
【０１３６】
なお、突起部８０のそれぞれは、センサ部５０のそれぞれに対応して設けられている。すなわち、突起部８０のそれぞれは、第１配線１１０と第２配線１２０との交差部のそれぞれ（すなわち、検出要素５０ｅのそれぞれ）に設けられる。これに対し、スペーサ８０ｓは、交差部のそれぞれに必ずしも設けられなくても良い。スペーサ８０ｓは、例えば、複数の画素電極６５に対して１つ設けても良く、スペーサ８０ｓの個数の密度は任意である。
【０１３７】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１７（ａ）は、図１２のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。図１７（ｂ）は、図１２のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面図である。
【０１３８】
図１７（ａ）に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３２４においても、第２基板部２２０ａに突起部８０が設けられている。この突起部８０は、第１基板部２１０ａに設けられたセンサ部５０には接触していない。
【０１３９】
図１７（ｂ）に表したように、第２基板部２２０ａには、スペーサ８０ｓが設けられている。スペーサ８０ｓが設けられている箇所において、第１色層２４０ａとなる層と、第２色層２４０ｂとなる層と、第３色層２４０ｃとなる層と、が積層されている。このため、この部分のカラーフィルタ層の厚さが厚い。この上に、スペーサ８０ｓが設けられている。この構成により、突起部８０と同じ材料を用い同じ工程でスペーサ８０ｓを形成し、スペーサ８０ｓの高さが突起部８０の高さと同じ場合でも、第２基板２２０を基準にしたときのスペーサ８０ｓの高さは、突起部８０の高さよりも高くなる。
【０１４０】
このような構成により、スペーサ８０ｓを突起部８０と一括して形成したときにおいても、スペーサ８０ｓは第１基板部２１０ａと第２基板部２２０ａとの間隔を規定するスペーサとして機能し、突起部８０の高さは任意に設定できる。例えば、応力が加えられていないときに、突起部８０はセンサ部５０と接しておらず、一定以上の応力が加えられたときに突起部８０はセンサ部５０と接する。
これにより、簡単な構成により、より精度の高い検出がより安定して可能になる。
【０１４１】
なお、上記の表示装置３２３及び３２４では、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は第２基板部２２０ａに設けられているが、実施形態はこれに限らない。突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は、第１基板部２１０ａに設けても良い。
【０１４２】
上記の例ではカラーフィルタ（第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃ）は、第２基板部２２０ａに設けられているが、実施形態はこれに限らない。カラーフィルタは、第１基板部２１０ａに設けても良い。
【０１４３】
また、カラーフィルタが第２基板部２２０ａに設けられ、第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃが重なる部分が設けられる場合において、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は、第１基板部２１０ａに設けても良い。カラーフィルタが第１基板部２１０ａに設けられ、第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃが重なる部分が設けられる場合において、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）は、第２基板部２２０ａに設けても良い。
【０１４４】
さらに、突起部８０として、第１〜第３色層２４０ａ〜２４０ｃを積層して形成した構造体を用いても良い。これにより、工程が省略できる。
このように、突起部８０（及びスペーサ８０ｓ）の構成は任意であり、種々の変形が可能である。
【０１４５】
図１８は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、図１８は、本実施形態に係る別の表示装置３２５の構成を例示している。この例では、光学層７０として、例えば有機発光層７２が用いられる。すなわち、表示装置３２５は、タッチパネル機能を有する有機ＥＬ表示装置である。
【０１４６】
表示装置３２５は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の第３配線１３０と、複数の第２トランジスタ６２と、をさらに含む。
【０１４７】
複数の第３配線１３０は、例えば第３方向に沿って並ぶ。複数の第３配線１３０のそれぞれは、例えば第４方向に沿って延びる。例えば、第３配線１３０は、第１配線１１０と平行に配置される。複数の第３配線１３０のそれぞれは、複数の第１配線１１０どうしの間に配置される。この例では、複数の第３配線１３０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ。複数の第３配線１３０のそれぞれは、Ｘ軸に沿って延びる。但し、実施形態はこれに限らず、複数の第３配線１３０がＸ軸方向に沿って並び、複数の第３配線１３０のそれぞれがＹ軸方向に沿って延びても良い。以下では、複数の第３配線１３０がＹ軸方向に沿って並び、複数の第３配線１３０のそれぞれがＸ軸に沿って延びる場合として説明する。
【０１４８】
複数の第２トランジスタ６２のそれぞれのゲート（第２ゲート６２Ｇ）は、第１トランジスタ６１のそれぞれの一端（例えば、第１ドレイン６１Ｄ）と接続される。複数の第２トランジスタ６２のそれぞれの一端（例えば第２ドレイン６２Ｄ）は、複数の画素電極６５のそれぞれと接続される。複数の第２トランジスタ６２のそれぞれの他端（例えば、第２ソース６２Ｓ）は、複数の第３配線１３０のそれぞれと接続される。そして、光学層７０は、有機発光材料を含む。
【０１４９】
このような構成を有する表示装置３２５においても、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置が提供できる。
【０１５０】
なお、本具体例では、それぞれの表示画素７０ｅに、キャパシタンス７３が設けられる。キャパシタンス７３の一端は、第１ドレイン６１Ｄに接続される。キャパシタンス７３の他端は、対向電極６６に電気的に接続される。
【０１５１】
図１９は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的平面図である。 図２０は、第２の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１９は、表示装置３２５の３つの表示画素７０ｅを例示している。図２０は、図１９のＡ１−Ａ２線断面を例示している。
【０１５２】
図１９に表したように、例えば、第１画素７０ｆ（例えば赤色の画素）、第２画素７０ｇ（例えば緑色の画素）、及び、第３画素７０ｈ（例えば青色の画素）が、設けられる。第１画素７０ｆ、第２画素７０ｇ及び第３画素７０ｈは、それぞれ異なる波長の光を放出する。
【０１５３】
図２０に表したように、基体５４ａが設けられる。基体５４ａには、例えばガラス基板が用いられる。基体５４ａの主面上に第１絶縁層５５ａが設けられる。第１絶縁層５５ａの上に第１半導体層６１Ｍと第２半導体層６２Ｍが設けられる。第１半導体層６１Ｍは、第１トランジスタ６１の一部となる。第２半導体層６２Ｍは、第２トランジスタ６２の一部となる。
【０１５４】
第１半導体層６１Ｍの上、第２半導体層６２Ｍの上、及び、第１絶縁層５５ａの上に第２絶縁層５５ｂが設けられる。第１半導体層６１Ｍの上の第２絶縁層５５ｂの上に、第１ゲート６１Ｇが設けられる。第２半導体層６２Ｍの上の第２絶縁層５５ｂの上に、第２ゲート６２Ｇが設けられる。第１ゲート６１Ｇの上にセンサ部５０が設けられる。第１ゲート６１Ｇは、センサ部５０の下面（一端）と電気的に接続される。
【０１５５】
第１半導体層６１Ｍの一部の上に第１ソース６１Ｓが設けられる。第１ソース６１Ｓは、センサ部５０の上面（他端）と電気的に接続される。第１半導体層６１Ｍの別の一部の上に第１ドレイン６１Ｄが設けられる。これにより、第１トランジスタ６１が形成される。第２半導体層６２Ｍの一部の上に第２ソース６２Ｓが設けられる。第２半導体層６２Ｍの別の一部の上に第２ドレイン６２Ｄが設けられる。これにより、第２トランジスタ６２が形成される。第１トランジスタ６１及び第２トランジスタ６２は、第３絶縁層５５ｃ、及び、第３絶縁層５５ｃの上に形成された第４絶縁層５５ｄにより覆われる。
【０１５６】
第４絶縁層５５ｄの上に画素電極６５が設けられる。第２ドレイン６５ｄは、画素電極６５と電気的に接続される。
【０１５７】
画素電極６５の周囲の上に、隔壁６５ａが設けられる。隔壁６５ａは、画素電極６５の一部を露出させている。画素電極６５の上に導電層６５ｂが設けられる。導電層６５ｂの上に有機発光層７２（光学層７０）が設けられる。有機発光層７２の上に対向電極６６が設けられる。対向電極６６の上に、樹脂層６７が設けられる。樹脂層６７の上にカバー層５４ｂが設けられる。カバー層５４ｂには、ガラスなどが用いられる。カバー層５４ｂは、例えば、有機樹脂層７２を封止する。
【０１５８】
（第３の実施形態）
図２１は、第３の実施形態に係る表示装置の構成を例示する模式図である。
図２１に表したように、本実施形態に係る表示装置３３０は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の表示用走査配線１１１をさらに含む。
【０１５９】
複数の表示用走査配線１１１は、第１方向に沿って並ぶ。複数の表示用走査配線１１１のそれぞれは第２方向に沿って延びる。すなわち、表示用走査配線１１１は、第１配線１１０と平行に設けられる。
【０１６０】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲート（第１ゲート６１Ｇ）は、複数の表示用走査配線１１１のそれぞれに接続される。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（例えば第１ソース６１Ｓ）は、複数の第２配線１２０のそれぞれに接続される。
【０１６１】
この例では、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓを検出するための第２配線１２０が、表示動作ＤＯの際にも用いられる。一方、表示用走査配線１１１は、第１配線１１０とは別に設けられる。
【０１６２】
図２２は、第３の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図２２に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３３１は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の表示用信号配線１２１をさらに含む。
【０１６３】
複数の表示用信号配線１２１は、第３方向に沿って並ぶ。複数の表示用信号配線１２１のそれぞれは第４方向に沿って延びる。すなわち、表示用信号配線１２１は、第２配線１２０と並行に設けられる。
【０１６４】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲート（第１ゲート６１Ｇ）は、複数の第１配線１１０のそれぞれに接続される。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（例えば第１ソース６１Ｓ）は、複数の表示用信号配線１２１のそれぞれに接続される。
【０１６５】
この例では、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓを検出するための第１配線１１０が、表示動作ＤＯの際にも用いられる。一方、表示用信号配線１２１は、第２配線１２０とは別に設けられる。
【０１６６】
図２３は、第３の実施形態に係る別の表示装置の構成を例示する模式図である。
図２３に表したように、本実施形態に係る別の表示装置３３２は、第１の実施形態に関して説明したタッチパネル３１０と、複数の第１トランジスタ６１と、複数の画素電極６５と、光学層７０と、に加え、複数の表示用走査配線１１１と、複数の表示用信号配線１２１と、をさらに含む。
【０１６７】
複数の表示用走査配線１１１は、第１方向に沿って並ぶ。複数の表示用走査配線１１１のそれぞれは第２方向に沿って延びる。複数の表示用信号配線１２１は、第３方向に沿って並ぶ。複数の表示用信号配線１２１のそれぞれ第４方向に沿って延びる。
【０１６８】
複数の第１トランジスタ６１のそれぞれのゲート（第１ゲート６１Ｇ）は、複数の表示用走査配線１１１のそれぞれに接続される。複数の第１トランジスタ６１のそれぞれの他端（例えば第１ソース６１Ｓ）は、複数の表示用信号配線１２１のそれぞれに接続される。
【０１６９】
この例では、センサ部５０の電気抵抗Ｒｓを検出するための第１配線１１０及び第２配線１２０とは別に、表示用走査配線１１１及び表示用信号配線１２１が設けられる。
【０１７０】
表示装置３３０〜３３２においては、検出動作ＳＯの電流経路は、表示動作ＤＯの電流路とは異なる。このため、センサ部５０における抵抗の望ましい範囲に関する条件が解除される。すなわち、センサ部５０の低抵抗値Ｒｌ及び高抵抗値Ｒｈは、第１トランジスタ６１の電気抵抗ＲＴＦＴｏｎ、及び、電気抵抗ＲＴＦＴｏｆｆと、独立して設定できる。すなわち、センサ部５０の設計の自由度が広い。
【０１７１】
第１〜第３の実施形態に係るタッチセンサ及び表示装置においては、位置分解能が高いタッチ式の入力が可能になる。このため、従来のようなラフなタッチパネルの使用法とは異なり、従来では実現できなかった使用法が可能となる。
【０１７２】
例えば、ディスプレイ上で指紋認証が可能になる。指紋の凹凸に相当した検出位置分解能を有することで、指または手をディスプレイ上に直接押し当てることで、個人認証が可能となる。例えば、全画素に歪センサ（センサ部５０）を設けることで、指の指紋の位置分解を行う。例えば、各画素から検知した歪情報を画像化することによって、指紋の個人認証を行うことも可能となる。これにより、特別な指照合用のセンサを用いる必要はなくなる。
【０１７３】
また、位置分解能が高くなることで、毛筆のような微妙な手書き文字の検知も可能となる。現在のペン入力の携帯端末では、デジタルな文字であるのに対し、一画素ごとに表示、非表示が可能となるため、このような手書き文字の感触まで含めて入力することが可能となる。
【０１７４】
また、ページめくりの仕方に強弱をつけることも可能となる。現在は、ページをめくる動作をするかしないかという、デジタルな検知となっている。しかしながら、実施形態によれば、ページをめくるときの指の押す面積の大小によって、ページを１０ページ単位でめくったり、１ページごとにめくったりという、アナログ的なページめくりが可能となる。例えば、１ページごとにめくるときは、最初に指で押されている領域が小さく、その押された領域が動く。一方、最初に押されている領域が大きく、その押された領域が動くときには複数ページをめくる動作として認識させることが可能である。これにより、より実際の紙の本をめくるような感覚に近づけることが可能となる。これは、実施形態に係るタッチパネルでは、押された面積を正確に把握することが可能であり、これにより、このような詳細な制御を行うことが可能となる。押された領域の面積の大きさによって、めくるページの大小を変えることが可能となる。
【０１７５】
また、現在のディスプレイは十分に高精細なため、手書きの文字の細かい形状を表示することは容易である。しかしながら、入力に関しては、入力センシングの位置分解能が極めて粗いため、手書き毛筆のような感覚を電子端末上に入力することは困難である。しかしながら、実施形態によれば、歪センサ（センサ部５０）を例えば全画素に細かく配置することが可能なので、高精細の位置分解能が得られる。これにより、毛筆のような書式も電子入力が可能になる。
【０１７６】
実施形態によれば、高解像度のタッチ式入力が可能なタッチパネル及び表示装置が提供される。
【０１７７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、タッチパネルに含まれる第１配線、第２配線、センサ部、第１強磁性層、第２強磁性層、中間層及び制御部、並びに、表示装置に含まれる第１トランジスタ、第２トランジスタ、画素電極、光学層、液晶層及び第３配線などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１７８】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１７９】
その他、本発明の実施の形態として上述したタッチパネル及び表示装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのタッチパネル及び表示装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１８０】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１８２】
１０…第１強磁性層、 ２０…第２強磁性層、 ３０…中間層、 ４１…下地層、 ４２…反強磁性層、 ４３…保護層、 ４４…磁化固定層、 ４５…反平行結合層、 ５０…センサ部、 ５０ａ…一端、 ５０ｂ…他端、 ５０ｅ…検出要素、 ５１…第１電極、 ５２…第２電極、 ５３…絶縁層、 ５４ａ…基体、 ５４ｂ…カバー層、 ５５ａ〜５５ｄ…第１〜第４絶縁層、 ６１…第１トランジスタ、 ６１Ｄ…第１ドレイン、 ６１Ｇ…第１ゲート、 ６１Ｉ…ゲート絶縁膜、 ６１Ｍ…第１半導体層、 ６２…第２トランジスタ、 ６２Ｄ…第２ドレイン、 ６２Ｇ…第２ゲート、 ６２Ｓ…第２ソース、 ６５…画素電極、 ６５ａ…隔壁、 ６５ｂ…導電層、 ６６…対向電極、 ６７…樹脂層、 ７０…光学層、 ７０ｅ…表示画素、 ７０ｆ〜７０ｈ…第１〜第３画素、 ７１…液晶層、 ７２…有機発光層、 ７３…キャパシタンス、 ８０…突起部、 ８０ｓ…スペーサ、 １０１…制御部、 １０５…制御回路、 １１０…第１配線、 １１０ｄ…第１配線用回路、 １１１…表示用走査配線、 １２０…第２配線、 １２０ｄ…第２配線用回路、 １２１…表示用信号配線、 １３０…第３配線、 ２１０…第１基板、 ２１０ａ…第１基板部、 ２２０…第２基板、 ２２０ａ…第２基板部、 ２４０ａ〜２４０ｃ…第１〜第３色層、 ３１０…タッチパネル、 ３２０、３２１〜３２５、３３０、３２１、３３２…表示装置、 Ｃ５０、Ｃ６１…電流、 ＤＯ…表示動作、 ＨＬ…ハイ状態、 ＬＬ…ロウ状態、 ＳＯ…検出動作、 Ｔｆ…フレーム周期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に沿って並ぶ複数の第１配線であって、前記複数の第１配線のそれぞれは前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる複数の第１配線と、
前記第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ複数の第２配線であって、前記複数の第２配線のそれぞれは前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる複数の第２配線と、
それぞれが前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とのそれぞれの交差部に設けられた複数のセンサ部であって、複数のセンサ部のそれぞれは、第１強磁性層と、第２強磁性層と、非磁性材料を含むの中間層と、を含み、前記中間層を介して前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間に電流が通電可能であり、一端が前記複数の第１配線のそれぞれと接続され、他端が前記複数の第２配線のそれぞれと接続された複数のセンサ部と、
前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とに接続された制御部と、
を備え、
前記センサ部の前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間の電気抵抗は、前記センサ部に加わる応力に応じて高抵抗値と前記高抵抗値よりも低い低抵抗値との間で変化し、
前記制御部は、前記センサ部における前記電気抵抗の変化を検出するタッチパネル。
【請求項２】
前記第１強磁性層及び前記第２強磁性層の少なくともいずれかは、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含み、
前記中間層は、Ｍｇ、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれかの酸化物、並びに、Ｍｇ、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれかの窒化物の少なくともいずれかを含む請求項１記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記中間層の厚さは、１ナノメートル以上３ナノメートル以下である請求項１または２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記第１強磁性層及び前記第２強磁性層の少なくともいずれかの強磁性層の磁化方向は、前記応力に応じて変化し、前記少なくともいずれかの強磁性層の磁歪定数の絶対値は、１０−５以上である請求項１記載のタッチパネル。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか１つに記載のタッチパネルと、
それぞれが前記交差部のそれぞれに設けられた複数の第１トランジスタと、
それぞれが前記交差部のそれぞれに設けられ、前記複数の第１トランジスタの一端と直接または間接に接続された複数の画素電極と、
前記第１トランジスタを介して前記画素電極に供給された電荷に基づいて、光を放出する、及び、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する光学層と、
を備えた表示装置。
【請求項６】
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の第１配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の第２配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
前記低抵抗値は、前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間が導通状態のときの前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間の電気抵抗よりも高く、
前記高抵抗値は、前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間が非導通状態のときの前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間の電気抵抗よりも低い請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記低抵抗値は、１メガオームよりも高く、
前記高抵抗値は、１テラオームよりも低い請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項９】
第１基板と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面、及び、前記第２基板の前記第１基板に対向する面の少なくともいずれかに設けられた複数の突起部と、
をさらに備え、
前記タッチパネルと、前記複数の第１トランジスタと、前記複数の画素電極と、は、前記第１基板の前記第２基板に対向する前記面上に設けられ、
前記光学層は、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、
前記複数の突起部のそれぞれは、前記第１方向と前記第２方向とを含む平面に対して垂直な方向から見たときに、前記センサ部と重なる部分を有し、
前記突起部は、前記第１基板及び前記第２基板へ加わる応力を前記センサ部に伝達する請求項５〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
複数の表示用走査配線をさらに備え、前記複数の表示用走査配線は、前記第１方向に沿って並び、前記複数の表示用走査配線のそれぞれは前記第２方向に沿って延び、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の表示用走査配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の第２配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項１１】
複数の表示用信号配線をさらに備え、前記複数の表示用信号配線は、前記第３方向に沿って並び、前記複数の表示用信号配線のそれぞれ前記第４方向に沿って延び、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の第１配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の表示用信号配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項１２】
複数の表示用走査配線と、
複数の表示用信号配線と、
をさらに備え、
前記複数の表示用走査配線は、前記第１方向に沿って並び、前記複数の表示用走査配線のそれぞれは前記第２方向に沿って延び、
前記複数の表示用信号配線は、前記第３方向に沿って並び、前記複数の表示用信号配線のそれぞれは前記第４方向に沿って延び、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の表示用走査配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の表示用信号配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第１強磁性層から前記第２強磁性層に向かう積層方向に対して垂直な第１軸に沿った前記センサ部の長さ５マイクロメートル以下であり、前記積層方向に対して垂直で前記第１軸に対して垂直な第２軸に沿った前記センサ部の長さは５マイクロメートル以下である請求項５〜１２のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第１方向と前記第２方向とを含む平面内における前記複数のセンサ部それぞれの面積は、前記平面内における前記複数の画素電極のそれぞれの面積の５％以下である請求項５〜１３のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光学層は、液晶を含む請求項５〜１４のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１６】
複数の第３配線と、
複数の第２トランジスタと、
をさらに備え、
前記複数の第２トランジスタのそれぞれのゲートは、前記第１トランジスタのそれぞれの前記一端と接続され、
前記複数の第２トランジスタのそれぞれの一端は、前記複数の画素電極のそれぞれと接続され、
前記複数の第２トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の第３配線のそれぞれと接続され、
前記光学層は、有機発光材料を含む請求項６〜９のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１】
第１方向に沿って並ぶ複数の第１配線であって、前記複数の第１配線のそれぞれは前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる複数の第１配線と、
前記第１方向と交差する第３方向に沿って並ぶ複数の第２配線であって、前記複数の第２配線のそれぞれは前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる複数の第２配線と、
それぞれが前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とのそれぞれの交差部に設けられた複数のセンサ部であって、複数のセンサ部のそれぞれは、第１強磁性層と、第２強磁性層と、非磁性材料を含むの中間層と、を含み、前記中間層を介して前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間に電流が通電可能であり、一端が前記複数の第１配線のそれぞれと接続され、他端が前記複数の第２配線のそれぞれと接続された複数のセンサ部と、
前記複数の第１配線と前記複数の第２配線とに接続された制御部と、
を備え、
前記センサ部の前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間の電気抵抗は、前記センサ部に加わる応力に応じて高抵抗値と前記高抵抗値よりも低い低抵抗値との間で変化し、
前記制御部は、前記センサ部における前記電気抵抗の変化を検出するタッチパネル。
【請求項２】
前記第１強磁性層及び前記第２強磁性層の少なくともいずれかは、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれかを含み、
前記中間層は、Ｍｇ、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれかの酸化物、並びに、Ｍｇ、Ａｌ及びＴｉの少なくともいずれかの窒化物の少なくともいずれかを含む請求項１記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記中間層の厚さは、１ナノメートル以上３ナノメートル以下である請求項１または２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記第１強磁性層及び前記第２強磁性層の少なくともいずれかの強磁性層の磁化方向は、前記応力に応じて変化し、前記少なくともいずれかの強磁性層の磁歪定数の絶対値は、１０−５以上である請求項１記載のタッチパネル。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか１つに記載のタッチパネルと、
それぞれが前記交差部のそれぞれに設けられた複数の第１トランジスタと、
それぞれが前記交差部のそれぞれに設けられ、前記複数の第１トランジスタの一端と直接または間接に接続された複数の画素電極と、
前記第１トランジスタを介して前記画素電極に供給された電荷に基づいて、光を放出する、及び、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する光学層と、
を備えた表示装置。
【請求項６】
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の第１配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の第２配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
前記低抵抗値は、前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間が導通状態のときの前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間の電気抵抗よりも高く、
前記高抵抗値は、前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間が非導通状態のときの前記第１トランジスタの前記一端と前記他端との間の電気抵抗よりも低い請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
前記低抵抗値は、１メガオームよりも高く、
前記高抵抗値は、１テラオームよりも低い請求項６または７に記載の表示装置。
【請求項９】
第１基板と、
前記第１基板と対向する第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する面、及び、前記第２基板の前記第１基板に対向する面の少なくともいずれかに設けられた複数の突起部と、
をさらに備え、
前記タッチパネルと、前記複数の第１トランジスタと、前記複数の画素電極と、は、前記第１基板の前記第２基板に対向する前記面上に設けられ、
前記光学層は、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、
前記複数の突起部のそれぞれは、前記第１方向と前記第２方向とを含む平面に対して垂直な方向から見たときに、前記センサ部と重なる部分を有し、
前記突起部は、前記第１基板及び前記第２基板へ加わる応力を前記センサ部に伝達する請求項５〜８のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
複数の表示用走査配線をさらに備え、前記複数の表示用走査配線は、前記第１方向に沿って並び、前記複数の表示用走査配線のそれぞれは前記第２方向に沿って延び、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の表示用走査配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の第２配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項１１】
複数の表示用信号配線をさらに備え、前記複数の表示用信号配線は、前記第３方向に沿って並び、前記複数の表示用信号配線のそれぞれ前記第４方向に沿って延び、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の第１配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の表示用信号配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項１２】
複数の表示用走査配線と、
複数の表示用信号配線と、
をさらに備え、
前記複数の表示用走査配線は、前記第１方向に沿って並び、前記複数の表示用走査配線のそれぞれは前記第２方向に沿って延び、
前記複数の表示用信号配線は、前記第３方向に沿って並び、前記複数の表示用信号配線のそれぞれは前記第４方向に沿って延び、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれのゲートは、前記複数の表示用走査配線のそれぞれに接続され、
前記複数の第１トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の表示用信号配線のそれぞれに接続されている請求項５記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第１強磁性層から前記第２強磁性層に向かう積層方向に対して垂直な第１軸に沿った前記センサ部の長さ５マイクロメートル以下であり、前記積層方向に対して垂直で前記第１軸に対して垂直な第２軸に沿った前記センサ部の長さは５マイクロメートル以下である請求項５〜１２のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第１方向と前記第２方向とを含む平面内における前記複数のセンサ部それぞれの面積は、前記平面内における前記複数の画素電極のそれぞれの面積の５％以下である請求項５〜１３のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光学層は、液晶を含む請求項５〜１４のいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１６】
複数の第３配線と、
複数の第２トランジスタと、
をさらに備え、
前記複数の第２トランジスタのそれぞれのゲートは、前記第１トランジスタのそれぞれの前記一端と接続され、
前記複数の第２トランジスタのそれぞれの一端は、前記複数の画素電極のそれぞれと接続され、
前記複数の第２トランジスタのそれぞれの他端は、前記複数の第３配線のそれぞれと接続され、
前記光学層は、有機発光材料を含む請求項６〜９のいずれか１つに記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−７３３７４（Ｐ２０１３−７３３７４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１２１１（Ｐ２０１１−２１１２１１）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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